量子計算シミュレーションの精度向上手法を開発(Increasing Simulation Accuracy for Quantum Computing)

2025-11-21 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

Pacific Northwest National Laboratory(PNNL)の研究チームは、分子電子系の基底状態を量子シミュレーションする際、従来手法よりも高精度を実現する新しいアプローチを発表。具体的には、〈ダブル・ユニタリー・縮約クラスタ(DUCC)理論〉と〈アダプティブ・変分量子固有値ソルバー(ADAPT-VQE)〉を組み合わせ、量子プロセッサへの負荷をほとんど増やさずに、電子相関が強い系でも高い精度でシミュレーションを実行できることを示した。これにより、電子相関や高次相互作用、ハミルトニアンの取り扱いにおける課題を軽減し、量子化学・材料科学分野での量子計算の実用化が前進すると期待されている。

量子計算シミュレーションの精度向上手法を開発(Increasing Simulation Accuracy for Quantum Computing)
A new approach to simulating the ground states of molecular electronic systems showed increased accuracy compared to more traditional simulation approaches without increasing the load on a quantum computer.(Image by Cortland Johnson | Pacific Northwest National Laboratory)

<関連情報>

ADAPT変分量子固有値ソルバーと二重ユニタリーダウンフォールディングによる量子ビット効率の高い量子化学 Qubit-Efficient Quantum Chemistry with the ADAPT Variational Quantum Eigensolver and Double Unitary Downfolding

Harjeet Singh,Luke W. Bertels,Daniel Claudino,Sophia E. Economou,Edwin Barnes,Nicholas P. Bauman,Karol Kowalski,and Nicholas J. Mayhall
Journal of Chemical Theory and Computation  Published: September 4, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jctc.5c00896

Abstract

In this work, we combine the recently developed double unitary coupled cluster (DUCC) theory with the adaptive, problem-tailored variational quantum eigensolver (ADAPT-VQE) to explore the accuracy of unitary downfolded Hamiltonians for quantum simulation of chemistry. We benchmark the ability of DUCC effective Hamiltonians to recover dynamical correlation energy outside of an active space. We consider the effects of strong correlation, commutator truncation, higher-body terms, and approximate external amplitudes on the accuracy of these effective Hamiltonians. When combining these DUCC Hamiltonians with ADAPT-VQE, we observe similar convergence of the ground state as compared with bare active space Hamiltonians, demonstrating that DUCC Hamiltonians provide increased accuracy without increasing the load on the quantum processor.

1700応用理学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました