J 2022

The Cost of Improving the Precision of the Variational Quantum Eigensolver for Quantum Chemistry

MIHÁLIKOVÁ, Ivana, Matej PIVOLUSKA, Martin PLESCH, Martin FRIÁK, Daniel NAGAJ et. al.

Základní údaje

Originální název

The Cost of Improving the Precision of the Variational Quantum Eigensolver for Quantum Chemistry

Autoři

MIHÁLIKOVÁ, Ivana (703 Slovensko, domácí), Matej PIVOLUSKA (703 Slovensko, domácí), Martin PLESCH (703 Slovensko, domácí), Martin FRIÁK (203 Česká republika, domácí), Daniel NAGAJ (703 Slovensko, domácí) a Mojmír ŠOB (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Nanomaterials, London, MDPI, 2022, 2079-4991

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10301 Atomic, molecular and chemical physics

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 5.300

Kód RIV

RIV/00216224:14610/22:00125538

Organizační jednotka

Ústav výpočetní techniky

UT WoS

000747685100001

Klíčová slova anglicky

noisy quantum processors; variational quantum eigensolver; quantum chemistry

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 17. 5. 2022 12:44, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

New approaches into computational quantum chemistry can be developed through the use of quantum computing. While universal, fault-tolerant quantum computers are still not available, and we want to utilize today's noisy quantum processors. One of their flagship applications is the variational quantum eigensolver (VQE)-an algorithm for calculating the minimum energy of a physical Hamiltonian. In this study, we investigate how various types of errors affect the VQE and how to efficiently use the available resources to produce precise computational results. We utilize a simulator of a noisy quantum device, an exact statevector simulator, and physical quantum hardware to study the VQE algorithm for molecular hydrogen. We find that the optimal method of running the hybrid classical-quantum optimization is to: (i) allow some noise in intermediate energy evaluations, using fewer shots per step and fewer optimization iterations, but ensure a high final readout precision; (ii) emphasize efficient problem encoding and ansatz parametrization; and (iii) run all experiments within a short time-frame, avoiding parameter drift with time. Nevertheless, current publicly available quantum resources are still very noisy and scarce/expensive, and even when using them efficiently, it is quite difficult to perform trustworthy calculations of molecular energies.

Návaznosti

MUNI/G/1596/2019, interní kód MU
Název: Development of algorithms for application of quantum computers in electronic-structure calculations in solid-state physics and chemistry (Akronym: Qubits4PhysChem)
Investor: Masarykova univerzita, Development of algorithms for application of quantum computers in electronic-structure calculations in solid-state physics and chemistry, INTERDISCIPLINARY - Mezioborové výzkumné projekty