量子コンピュータによる量子化学計算入門

Description

量子コンピュータの基礎から現在の状況、および、量子コンピュータを用いて量子化学計算を行うための理論、手法を解説する。時代の最先端への第一歩。 第1章 量子コンピュータと量子化学計算 第2章 量子化学計算の基礎 第3章 量子コンピュータの基礎 第4章 量子位相推定(QPE)とfull-CI計算 第5章 Variational Quantum Eigensolver(VQE)とユニタリー結合クラスター(UCC)計算 第6章 量子位相推定(QPE)とVariational Quantum Eigensolver(VQE)の比較 第7章 実際の化学の問題への応用に向けて まえがき 目次 第1章　量子コンピュータと量子化学計算 第2章　量子化学計算の基礎 2.1 Born-Oppenheimer 近似 2.2 変分原理と変分法 2.2.1 変分原理 2.2.2 変分法 2.3 Hartree-Fock法 2.3.1 スレーター行列式 2.3.2 基底関数展開 2.3.3 Hartree-Fock 波動関数 2.4 第二量子化 2.5 配置間相互作用法（Cl法） 2.6 結合クラスター法（CC法） 2.7 多配置SCF法（MCSCF法） 第3章　量子コンピュータの基礎 3.1 量子ビット 3.2 量子ゲートと量子サーキット 3.3 量子誤り訂正 3.4 NISQ デバイス 第4章　量子位相推定(QPE) とfull-Cl 計算 4.1 量子位相推定のしくみ 4.1.1 波動関数の時間発展 4.1.2 1量子ビット量子位相推定 4.1.3 n量子ビット量子位相推定 4.1.4 反復的量子位相推定（IQPE） 4.1.5 ベイズ推定に基づく量子位相推定（BPE） 4.2 波動関数のマッピング法 4.2.1 直接マッピング法と Jordan-Wigner 変換 4.2.2 パリティ基底 4.2.3 Bravyi-Kitaev 変換 4.2.4 その他の波動関数マッピング法 4.3 量子サーキットの構築法 4.4 波動関数の時間発展量子シミュレーション 4.4.1 Trotter 分解 4.4.2 時間発展の長さ決定法 4.4.3 近似波動関数を用いた量子位相推定 第5章　Variational Quantum Eigensolver（VQE）とユニタリー結合クラスター（UCC）計算 5.1 ユニタリー結合クラスター法（UCC法） 5.2 VQEのしくみ 5.2.1 UCC波動関数生成 5.2.2 UCCエネルギー期待値計算 5.2.3 UCC波動関数の変分計算 5.3 量子誤り低減 5.3.1 部分空間展開法（subspace expansion 法） 5.3.2 制限つきVQE 5.4 Hardware-Efficient Ansatz 第6章　量子位相推定（QPE）と Variational Quantum Eigensolver（VQE）の比較 6.1 励起状態計算 6.2 分子構造最適化 6.3 エネルギー以外の物理量計算 6.4 擬縮退系（強相関系）の計算 6.5 Hartree-Fock 波動関数が求まらないとき 第7章　実際の化学の問題への応用に向けて 7.1 量子ビット削減テクニック 7.2 空間対称性・スピン対称性の活用 7.3 近似波動関数生成法 7.3.1 断熱状態生成法（ASP） 7.3.2 開殻分子の近似波動関数生成法 7.4 化学的精度（chemical accuracy）は本当に必要か 7.5 今後の展望 参考文献 1-8 9-23 24-37 38-49 50-62 63-73 74-83 84-94 95-106 107-114 115-125 126-136 137-146 147-153 索引