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量子アルゴリズムPITE®️を用いて分子構造の非変分的な最適化法を提案し、量子優位性を実証する論文が npj Quantum Informationで公開されました。




Quemixの小杉太一、西紘史、松下雄一郎の"Exhaustive search for optimal molecular geometries using imaginary-time evolution on a quantum computer"と題する論文が

npj Quantum Informationで公開されました。


この研究では、エネルギー最小化のための非変分的量子アルゴリズム、PITE®️(確率的虚時間発展法)を用いて、分子構造最適化のための手法を提案しました。

分子内の原子核は古典的な点電荷として扱われ、一方、電子は量子力学的な粒子として扱われます。電子状態と候補分子の構造は、多量子ビット状態の重ね合わせとして符号化され、反復測定から生成されたヒストグラムによってエネルギー曲面の最小値が求められています。

この研究では、電子数 


に対するステップごとの回路の深さが、

の増加に対して多項式的にスケーリングすることを示し、追加的な量子ビットが利用可能な場合はさらに深さを削減できることも実証しています。加えて、計算資源の見積もりから、適切な初期予測から開始した場合、分子のサイズと候補数において全体的な量子優位性を実証できることを示しました。提案手法の数値シミュレーションによる裏付けも行いました。

その上、ノイズの多い中規模の量子デバイス(NISQデバイス)向けに回路の深さを削減することを優先する、変分計算に適用できるスキームも検討されています。また、荷電粒子だけからなる古典的な系もこのスキームの特別な場合として考慮されています。


この新しい効率的なスキームは、量子コンピュータ上での量子化学計算の大規模化実現への大きな一歩です。

近い将来に訪れる本格的な量子コンピュータ時代における標準的な技術として、PITE®️は重大な役割を担っていると言えます。


QuemixではPITE®️が産業界に貢献できるものと確信しています。

PITE®️を使った共同研究にご興味のある企業・アカデミアの方は

こちらからご連絡ください。:https://www.quemix.com/contact




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