量子コンピュータによる量子化学計算入門

内容紹介

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（CI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-CI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　断熱的状態生成法（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　量子コンピュータによる量子化学計算の今後の展望