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Computação de propriedades do estado fundamental com computadores quânticos tolerantes a falhas precoces

RuizheZhang1, GuomingWang2, e Peter Johnson2

1Departamento de Ciência da Computação, Universidade do Texas em Austin, Austin, TX 78712, EUA.
2Zapata Computing Inc., Boston, MA 02110, EUA.

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Sumário

Um esforço significativo na computação quântica aplicada tem sido dedicado ao problema da estimativa de energia do estado fundamental para moléculas e materiais. No entanto, para muitas aplicações de valor prático, propriedades adicionais do estado fundamental devem ser estimadas. Isso inclui as funções de Green usadas para calcular o transporte de elétrons em materiais e as matrizes de densidade reduzida de uma partícula usadas para calcular dipolos elétricos de moléculas. Neste artigo, propomos um algoritmo híbrido quântico-clássico para estimar eficientemente tais propriedades do estado fundamental com alta precisão usando circuitos quânticos de baixa profundidade. Fornecemos uma análise de vários custos (repetições de circuito, tempo máximo de evolução e tempo de execução total esperado) em função da precisão do alvo, intervalo espectral e sobreposição inicial do estado fundamental. Este algoritmo sugere uma abordagem concreta para o uso de computadores quânticos tolerantes a falhas iniciais para realizar cálculos moleculares e de materiais relevantes para a indústria.

Anteriormente, não havia nenhuma maneira conhecida de usar um computador quântico de curto prazo para calcular de forma confiável muitas propriedades úteis de materiais ou moléculas quânticas. Os métodos existentes não eram confiáveis ​​ou não eram possíveis com um computador quântico de curto prazo. Este artigo propõe um método confiável e de curto prazo para calcular propriedades úteis além da energia do estado fundamental de um hamiltoniano. As principais aplicações deste trabalho incluem o projeto de materiais e moléculas e a resolução de sistemas lineares de equações.

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Citado por

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As citações acima são de Serviço citado por Crossref (última atualização com êxito em 2022-07-28 15:34:04) e SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-07-28 15:34:05). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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