Assessing the Precision of Quantum Simulation of Many-Body Effects in Atomic Systems Using the Variational Quantum Eigensolver Algorithm
Notice bibliographique
Résumé
The emerging field of quantum simulation of many-body systems is widely recognized as a very important application of quantum computing. A crucial step towards its realization in the context of many-electron systems requires a rigorous quantum mechanical treatment of the different interactions. In this pilot study, we investigate the physical effects beyond the mean-field approximation, known as electron correlation, in the ground state energies of atomic systems using the classical-quantum hybrid variational quantum eigensolver algorithm. To this end, we consider three isoelectronic species, namely Be, Li−, and B+. This unique choice spans three classes—a neutral atom, an anion, and a cation. We have employed the unitary coupled-cluster ansätz to perform a rigorous analysis of two very important factors that could affect the precision of the simulations of electron correlation effects within a basis, namely mapping and backend simulator. We carry out our all-electron calculations with four such basis sets. The results obtained are compared with those calculated by using the full configuration interaction, traditional coupled-cluster and the unitary coupled-cluster methods, on a classical computer, to assess the precision of our results. A salient feature of the study involves a detailed analysis to find the number of shots (the number of times a variational quantum eigensolver algorithm is repeated to build statistics) required for calculations with IBM Qiskit’s QASM simulator backend, which mimics an ideal quantum computer. When more qubits become available, our study will serve as among the first steps taken towards computing other properties of interest to various applications such as new physics beyond the Standard Model of elementary particles and atomic clocks using the variational quantum eigensolver algorithm.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».