המחלקה למדעי הפיזיקה והסביבה, אוניברסיטת טורונטו סקארבורו, טורונטו, אונטריו M1C 1A4, קנדה
קבוצת תיאוריית הפיזיקה הכימית, המחלקה לכימיה, אוניברסיטת טורונטו, טורונטו, אונטריו M5S 3H6, קנדה
מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.
תַקצִיר
מדידת ערך הציפיות של המילטון האלקטרוני המולקולרי היא אחד החלקים המאתגרים של הפותר העצמי הקוונטי הווריאציוני. אסטרטגיה בשימוש נרחב היא לבטא את המילטון כסכום של שברים ניתנים למדידה באמצעות אלגברה אופרטור פרמיוני. לשברים כאלה יש יתרון של שימור סימטריות מולקולריות שניתן להשתמש בהן להפחתת שגיאות. מספר המדידות הנדרשות כדי לקבל את ערך התוחלת המילטון הוא פרופורציונלי לסכום של שונות שבר. כאן אנו מציגים שיטה חדשה להורדת השונות של הפרגמנטים על ידי ניצול הגמישות בצורת הפרגמנטים. עקב אי-כוחם של מפעילי מספרי הכיבוש, חלקים מסוימים של שברי שני אלקטרונים יכולים להפוך לשברי אלקטרונים אחד, שאותם ניתן לאסוף חלקית בשבר של אלקטרון אחד בלבד. חלוקה מחדש זו אינה משפיעה על ערך הציפיות של המילטון, אך יש לה תרומות בלתי נעלמות לשונות של כל שבר. השיטה המוצעת מוצאת את החלוקה מחדש האופטימלית על ידי שימוש בשונות המוערכות באמצעות פרוקסי יעיל קלאסי עבור פונקציית הגל הקוונטית. בדיקות מספריות על מספר מולקולות מראות שחלוקה מחדש של מונחי אלקטרון אחד מורידה את מספר המדידות ביותר מסדר גודל.
► נתוני BibTeX
► הפניות
[1] אלברטו פרוצו, ג'רוד מקלין, פיטר שדבולט, מאן-הונג יונג, שיאו-צ'י ז'ו, פיטר ג'יי לאב, אלן אספורו-גוזיק וג'רמי ל. אובריאן. "פותר ערכים עצמיים וריאציות במעבד קוונטי פוטוני". נאט. Commun. 5, 1–7 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213
[2] ג'רוד ר' מקלין, ג'ונתן רומרו, ריאן בבוש ואלן אספורו-גוזיק. "התיאוריה של אלגוריתמים קוונטיים-קלאסיים היברידיים וריאציות". חדש J. Phys. 18, 023023 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/2/023023
[3] Ilya G. Ryabinkin, Robert A. Lang, Scott N. Genin, and Artur F. Izmaylov. "גישת אשכולות איטרטיבית עם סינון יעיל של גנרטורים". J. Chem. מחשב תיאוריה. 16, 1055–1063 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.9b01084
[4] מרקו סרזו, אנדרו אראסמית', ריאן באבוש, סיימון סי בנג'מין, סוגורו אנדו, קייסקה פוג'י, ג'רוד ר. מקלין, קוסוקה מיטראי, שיאו יואן, לוקאש סינציו ופטריק ג'יי קולס. "אלגוריתמים קוונטיים וריאציוניים". נאט. הכומר פיזי. 3, 625–644 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42254-021-00348-9
[5] Abhinav Anand, Philipp Schleich, Sumner Alperin-Lea, Phillip WK Jensen, Sukin Sim, Manuel Díaz-Tinoco, Jakob S. Kottmann, Matthias Degroote, Artur F. Ismaylov, and Alan Asspuru-Guzik. "השקפה של מחשוב קוונטי על תיאוריית אשכולות מצמדים יחידים". Chem. Soc. Rev' 51, 1659–1684 (2022).
https://doi.org/10.1039/D1CS00932J
[6] ג'ון פרסקיל. "מחשוב קוונטי בעידן NISQ ומעבר לו". Quantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[7] דומיניק W ברי, קרייג גידני, מריו מוטה, ג'רוד ר. מקלין וריאן בבוש. "קווביטיזציה של כימיה קוונטית על בסיס שרירותי הממנפת דלילות ופירוק בדרג נמוך". Quantum 3, 208 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-02-208
[8] מריו מוטה, אריקה יה, ג'רוד ר. מקלין, ז'נדונג לי, אוסטין ג'יי מינץ', ריאן בבוש וגארנט קין-ליק צ'אן. "ייצוגים בדרגה נמוכה לסימולציה קוונטית של מבנה אלקטרוני". npj Quantum Inf. 7, 1–7 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00416-z
[9] וויליאם ג'יי האגינס, ג'רוד ר' מקלין, ניקולס סי רובין, ג'אנג ג'יאנג, נתן וויבה, ק' בירג'יטה וויילי וריאן בבוש. "מדידות יעילות ועמידות לרעש עבור כימיה קוונטית במחשבים קוונטיים לטווח הקרוב". npj Quantum Inf. 7, 1–9 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00341-7
[10] צו-צ'ינג ין וארטור פ. איזמאילוב. "גישת תת-אלגברה קרטאן למדידות יעילות של נקודות צפייה קוונטיות". PRX Quantum 2, 040320 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040320
[11] ג'פרי קון, מריו מוטה ורוברט מ. פאריש. "אלכסון מסנן קוונטי עם המילטונים דחוסים עם גורמים כפולים". PRX Quantum 2, 040352 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040352
[12] סרגיי ב' בראווי ואלכסיי יו. קיטאיב. "חישוב קוונטי פרמיוני". אן. פיזי. 298, 210–226 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1006 / aphy.2002.6254
[13] ג'ייקוב טי סילי, מרטין ג'יי ריצ'רד ופיטר ג'יי לאב. "הטרנספורמציה של Bravyi-Kitaev לחישוב קוונטי של מבנה אלקטרוני". J. Chem. פיזי. 137, 224109 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4768229
[14] איאן ד' קיווליצ'ן, ג'רוד מקלין, נתן וויבה, קרייג גידני, אלן אספורו-גוזיק, גארנט קין-ליק צ'אן וריאן בבוש. "סימולציה קוונטית של מבנה אלקטרוני עם עומק ליניארי וקישוריות". פיזי. הכומר לט. 120, 110501 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.110501
[15] אופליה קרופורד, ברנבי ואן סטראטן, דאוצ'ן וואנג, תומס פארקס, ארל קמפבל וסטיבן ברירלי. "מדידה קוונטית יעילה של אופרטורים פאולי בנוכחות טעות דגימה סופית". Quantum 5, 385 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-01-20-385
[16] Jérôme F. Gonthier, Maxwell D. Radin, Corneliu Buda, Eric J. Doskocil, Clena M. Abuan, and Jhonathan Romero. "מדידות כמחסום ליתרון קוונטי מעשי בטווח הקרוב בכימיה: ניתוח משאבים". פיזי. ר' מחקר 4, 033154 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.033154
[17] אנדרו ג'נה, סקוט גנין ומישל מוסקה. "מחיצת פאולי ביחס למערכות שערים" (2019). arXiv:1907.07859.
arXiv: 1907.07859
[18] הסין-יואן הואנג, ריצ'רד קואנג וג'ון פרסקיל. "ניבוי תכונות רבות של מערכת קוונטית ממעט מאוד מדידות". נאט. פיזי. 16, 1050–1057 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41567-020-0932-7
[19] צ'ארלס הדפילד, סרגיי בראווי, רודי ריימונד ואנטוניו מצקאפו. "מדידות של המילטונים קוונטיים עם צללים קלאסיים מוטים מקומית". Commun. מתמטיקה. פיזי. 391, 951–967 (2022).
https://doi.org/10.1007/s00220-022-04343-8
[20] סטפן הילמיץ', צ'ארלס הדפילד, רודי ריימונד, אנטוניו מצקאפו ורוברט ויל. "דיאגרמות החלטה למדידות קוונטיות עם מעגלים רדודים". בשנת 2021 כנס IEEE הבינלאומי למחשוב והנדסה קוונטי (QCE). עמודים 24–34. (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / QCE52317.2021.00018
[21] הסין-יואן הואנג, ריצ'רד קואנג וג'ון פרסקיל. "הערכה יעילה של נקודות צפייה של פאולי על ידי דרנדומיזציה". פיזי. הכומר לט. 127, 030503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.030503
[22] Bujiao Wu, Jinzhao Sun, Qi Huang ושיאו יואן. "מדידת קבוצות חופפות: מסגרת אחידה למדידת מצבים קוונטיים" (2021). arXiv:2105.13091.
arXiv: 2105.13091
[23] צ'ארלס הדפילד. "צללי פאולי אדפטיביים להערכת אנרגיה" (2021). arXiv:2105.12207.
arXiv: 2105.12207
[24] צו-צ'ינג ין, ולדיסלב ורטלצקי וארטור פ. איזמאילוב. "מדידה של כל האופרטורים התואמים בסדרה אחת של מדידות קיוביט בודדות באמצעות טרנספורמציות יחידתיות". J. Chem. מחשב תיאוריה. 16, 2400–2409 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.0c00008
[25] צו-צ'ינג ין, אדיתיה גנשראם וארטור פ איזמאילוב. "שיפורים דטרמיניסטיים של מדידות קוונטיות עם קיבוץ של אופרטורים תואמים, טרנספורמציות לא מקומיות ואומדני שיתוף פעולה" (2022). arXiv:2201.01471.
arXiv: 2201.01471
[26] Seonghoon Choi, Tzu-Ching Yen, וארטור פ. איזמאילוב. "שיפור מדידות קוונטיות על ידי הצגת מוצרי פאולי "רוח רפאים". J. Chem. מחשב תיאוריה. 18, 7394–7402 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.2c00837
[27] סקוט אהרונסון ודניאל גוטסמן. "סימולציה משופרת של מעגלי מייצבים". פיזי. ר' א 70, 052328 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052328
[28] Zachary Pierce Bansingh, Tzu-Ching Yen, Peter D. Johnson, and Artur F. Ismaylov. "תקורה של נאמנות למדידות לא מקומיות באלגוריתמים קוונטיים וריאציות". J. Phys. Chem. א 126, 7007–7012 (2022).
https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c04726
[29] גיירמו גרסיה-פרז, מתאו רוסי, בוריס סוקולוב, פרנצ'סקו טאצ'ינו, פנאיוטיס קל. Barkoutsos, Guglielmo Mazola, Ivano Tavernelli, ו-Sabrina Maniscalco. "למידה למדוד: מדידות מוכללות שלמות אינפורמטיביות עבור אלגוריתמים קוונטיים". PRX Quantum 2, 040342 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040342
[30] Laurin E. Fischer, Daniel Miller, Francesco Tacchino, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Daniel J. Egger, and Ivano Tavernelli. "יישום ללא עזר של מדידות כלליות עבור qubits המוטמעות במרחב qudit" (2022). arXiv:2203.07369.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.033027
arXiv: 2203.07369
[31] אדם גלוס, אנטון ניקנן, אלסי-מארי בורלי, סברינה מניסקלקו, מתאו רוסי, זולטן זימבוראס וגיירמו גארסיה-פרז. "יישומי POVM אדפטיביים ואסטרטגיות הפחתת שגיאות מדידה עבור התקנים קוונטיים לטווח הקרוב" (2022). arXiv:2208.07817.
arXiv: 2208.07817
[32] איליה ג' ריאבינקין, סקוט נ' גנין וארטור פ. איזמאילוב. "פותר עצמי קוונטי וריאתי מוגבל: מנוע חיפוש מחשב קוונטי בחלל הפוקוס". J. Chem. מחשב תיאוריה. 15, 249–255 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.8b00943
[33] פרנק ארוטה, קונאל אריה, ריאן באבוש, דייב בייקון, ג'וזף סי ברדין, רמי ברנדס, סרג'יו בוישו, מייקל ברוטון, בוב ב. באקלי, דייוויד א. ביואל, בריאן בורקט, ניקולס בושנל, יו צ'ן, זי'ון צ'ן, בנג'מין צ'יארו , רוברטו קולינס, וויליאם קורטני, שון דמורה, אנדרו דונסוורת', אדוארד פרחי, אוסטין פאולר, ברוקס פוקסן, קרייג גידני, מריסה ג'וסטינה, רוב גראף, סטיב האבגר, מתיו פ. הריגן, אלן הו, סברינה הונג, טרנט הואנג, וויליאם ג'יי. האגינס, לב איופה, סרגיי ו' איסקוב, אוון ג'פרי, ז'אנג ג'יאנג, קודי ג'ונס, דביר כפרי, קוסטיאנטין קצ'דז'י, ג'וליאן קלי, סון קים, פול ו' קלימוב, אלכסנדר קורוטקוב, פדור קוסטריצה, דיוויד לנדהויז, פאבל לפטוב, מייק לינדמרק, אריק לוצ'רו, אוריון מרטין, ג'ון מ. מרטניס, ג'רוד ר. מקלין, מאט מקיוון, אנתוני מגאנט, שיאו מי, מסעוד מוחסני, וויצ'ך מרוצ'קביץ', ג'וש מוטוס, עופר נעמן, מתיו נילי, צ'ארלס ניל, הרטמוט נבן, מרפי יואז'ן. ניו, תומאס אי. אובריאן, אריק אוסטבי, אנדרה פטוחוב, האראלד פוטרמן, כריס קווינטן א, פדרם רושן, ניקולס סי רובין, דניאל סאנק, קווין ג'יי סאצינגר, ואדים סמליאנסקי, דאג סטריין, קווין ג'יי סונג, מרקו סלאי, טיילר י. טאקשיטה, עמית וינסנצ'ר, תיאודור ווייט, נתן וויבה, ז' ג'יימי יאו , פינג יה , ואדם זלכמן. "Hartree-fock במחשב קוביט קוונטי מוליך-על". מדע 369, 1084–1089 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abb9811
[34] איגנסיו לואיזה, אלירזה מרפאת ח'ה, נתן וויבה וארטור פ. איזמאילוב. "הפחתת עלות הדמיית המילטון האלקטרונית מולקולרית עבור שילוב ליניארי של גישות יחידניות" (2022). arXiv:2208.08272.
arXiv: 2208.08272
[35] ורה פון בורג, גואנג האו לואו, תומס האנר, דמיאן ס. שטייגר, מרקוס רייהר, מרטין רוטלר ומתיאס טרויר. "מחשוב קוונטי משופר קטליזה חישובית". פיזי. Rev. Research 3, 033055 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.033055
[36] ג'ונו לי, דומיניק וו. ברי, קרייג גידני, וויליאם ג'יי האגינס, ג'רוד ר. מקלין, נתן ווייב וריאן בבוש. "חישובים קוונטיים יעילים עוד יותר של כימיה באמצעות כיווץ טנזור". PRX Quantum 2, 030305 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030305
[37] Seonghoon Choi, Ignacio Loaiza, וארטור פ. איזמאילוב. "נתונים עבור: שברי פרמיוניים נוזליים למיטוב מדידות קוונטיות של המילטון אלקטרוניים בפותר העצמי הקוונטי הווריאציוני". כתובת אתר: doi.org/10.5281/zenodo.7335451.
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.7335451
[38] X. Bonet-Monroig, R. Sagastizabal, M. Singh, and TE O'Brien. "הפחתת שגיאות בעלות נמוכה על ידי אימות סימטריה". פיזי. ר' א 98, 062339 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062339
[39] Suguru Endo, Zhenyu Cai, Simon C. Benjamin, ו-Xiao Yuan. "אלגוריתמים קוונטיים-קלאסיים היברידיים והפחתת שגיאות קוונטיות". J. Phys. Soc. יפן 90, 032001 (2021).
https: / / doi.org/ 10.7566 / JPSJ.90.032001
[40] Zhenyu Cai, Ryan Babbush, Simon C. Benjamin, Suguru Endo, William J. Huggins, Ying Li, Jarrod R. McClean, and Thomas E. O'Brien. "הפחתת שגיאות קוונטית" (2022). arXiv:2210.00921.
arXiv: 2210.00921
[41] ג'רוד ר' מקלין, מולי אי קמחי-שוורץ, ג'ונתן קרטר, ווייב א' דה יונג. "היררכיה קוונטית-קלאסית היברידית להפחתת דה-קוהרנטיות וקביעה של מצבים נרגשים". פיזי. ר' א 95, 042308 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.042308
[42] וויליאם ג'יי האגינס, ג'ונו לי, אונפיל באק, בריאן או'גורמן ו-K Birgitta Whaley. "פותר עצמי קוונטי לא אורתוגונלי". חדש J. Phys. 22, 073009 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab867b
[43] ניקולס ה. סטיר, רנקה הואנג ופרנצ'סקו א' אוונגליסטה. "אלגוריתם קרילוב קוונטי רב-התייחסות לאלקטרונים בקורלציה חזקה". J. Chem. מחשב תיאוריה. 16, 2236–2245 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.9b01125
[44] אקסבייר בונט-מונרויג, ריאן בבוש ותומס א' אובריאן. "תזמון מדידה כמעט אופטימלי עבור טומוגרפיה חלקית של מצבים קוונטיים". פיזי. Rev. X 10, 031064 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.031064
[45] אנדרו ז'או, ניקולס סי רובין ואקימאסה מיאקה. "טומוגרפיה חלקית פרמיונית באמצעות צללים קלאסיים". פיזי. הכומר לט. 127, 110504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.110504
[46] אלן אספורו-גוזיק, אנתוני ד. דוטוי, פיטר ג'יי לאב ומרטין הד-גורדון. "חישוב קוונטי מדומה של אנרגיות מולקולריות". מדע 309, 1704–1707 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1113479
[47] סת' לויד. "סימולטורים קוונטיים אוניברסליים". מדע 273, 1073–1078 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.273.5278.1073
[48] לואיס א. מרטינז-מרטינס, צו-צ'ינג ין וארטור פ. איזמאילוב. "הערכה של מחיצות המילטוניות שונות לבעיית המבנה האלקטרוני במחשב קוונטי באמצעות קירוב הטרוטר" (2022). arXiv:2210.10189.
arXiv: 2210.10189
[49] מסואו סוזוקי. "פירוק פרקטלי של אופרטורים אקספוננציאליים עם יישומים לתיאוריות של הרבה גופים וסימולציות של מונטה קרלו". פיזי. Lett. א 146, 319–323 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90962-n
מצוטט על ידי
[1] IT Khan, M. Tudorovskaya, JJM Kirsopp, D. Muñoz Ramo, PW Warrier, DK Papanastasiou, ו-R. Singh, "Chemically Aware Unitary Coupled Cluster with ab initio Calculations on System Model H1: A Refrigerant Chemicals Application", arXiv: 2210.14834.
[2] Benchen Huang, Nan Sheng, Marco Govoni, וג'וליה גאלי, "סימולציות קוונטיות של המילטון פרמיוניים עם תוכניות קידוד וסכימות יעילות", arXiv: 2212.01912.
הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2023-01-05 01:57:12). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.
On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2023-01-05 01:57:10)
מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.
