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

EID Scopus

2-s2.0-85122876060

Klíčová slova anglicky

noisy quantum processors; variational quantum eigensolver; quantum chemistry

Štítky

Příznaky

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