量子コンピューター上での量子化学計算の効率向上へ ~分子の波動関数を生成するASP法の実用化に大きな一歩~

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2022-07-25 大阪公立大学,科学技術振興機構

ポイント
  • 量子位相推定アルゴリズムによる量子化学計算では、求めたい電子状態の真の波動関数にできるだけ近い近似波動関数を事前に準備することが計算効率を上げる鍵となる。
  • 断熱量子計算アルゴリズムの一種である断熱状態生成法(ASP法)を用い、求めたい電子状態の真の波動関数を効率的に生成するための実用的な計算条件を明らかにした。
  • 今後、量子化学の分野においてASP法と量子位相推定を組み合わせる研究が広く展開されることが期待される。

大阪公立大学 大学院理学研究科の杉﨑 研司 特任講師(科学技術振興機構・さきがけ 専任研究者)、佐藤 和信 教授、工位 武治 大阪市立大学 名誉教授らの研究チームは、量子コンピューター上で原子・分子の波動関数の精度を向上させることができる断熱状態生成法(adiabatic state preparation、ASP法)の実用的な計算条件を、初めて明らかにしました。

ASP法は、複雑な電子構造を持つ分子の量子化学計算を量子コンピューター上で効率的に行うための有力手法の1つであると考えられていましたが、具体的な計算条件がほとんど調べられておらず、実用的な手段とは言えない状況でした。ASP法の実用的計算条件を初めて明らかにした本研究成果は、量子コンピューターによる量子化学計算を実際の化学研究に役立てるための大きな一歩と言えます。

本研究成果は、オープンアクセス国際学術誌「Communications Chemistry」に2022年7月25日(日本時間)にオンライン掲載予定です。

本研究は、JST さきがけ「量子化学計算の高効率量子アルゴリズムの開発」(JPMJPR1914)、JSPS科研費基盤研究C(18K03465、21K03407)の対象研究です。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Adiabatic state preparation of correlated wave functions with nonlinear scheduling functions and broken-symmetry wave functions”
DOI:10.1038/s42004-022-00701-8
<お問い合わせ先>

<研究内容に関すること>
杉﨑 研司(スギサキ ケンジ)
大阪公立大学 大学院理学研究科 特任講師

工位 武治(タクイ タケジ)
大阪市立大学 名誉教授

<JST事業に関すること>
嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ

<報道担当>
大阪公立大学 広報課 担当:國田(クニダ)
科学技術振興機構 広報課

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