Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Quantum computing of the electronic structure of crystals by the variational quantum deflation algorithm

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68081723%3A_____%2F25%3A00618047" target="_blank" >RIV/68081723:_____/25:00618047 - isvavai.cz</a>

  • Nalezeny alternativní kódy

    RIV/00216224:14310/25:00141362

  • Výsledek na webu

    <a href="https://www.webofscience.com/wos/woscc/full-record/WOS:001445138000001" target="_blank" >https://www.webofscience.com/wos/woscc/full-record/WOS:001445138000001</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1088/1402-4896/adbb29" target="_blank" >10.1088/1402-4896/adbb29</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Quantum computing of the electronic structure of crystals by the variational quantum deflation algorithm

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Variational Quantum Eigensolver (VQE) and its extension, Variational Quantum Deflation (VQD), have emerged as promising algorithms for computing ground and excited state energy eigenvalues of Hamiltonians, particularly in quantum physics, chemistry, and materials science. Recently, the VQE and VQD algorithms were implemented to calculate the electronic band structure described by the tight-binding Hamiltonian. Despite their success for simple models, scalability remains a challenge due to the need for a large number of circuit executions, limited qubit coherence times, and low gate fidelities. In this work, we implemented the VQE and VQD algorithms for tight-binding models of diamond and zincblende crystal structures (Sn, C, Si, Ge, AlP, AlAs, AlSb, and GaP) using a quantum computer simulator. We investigate the scalability challenges, focusing on the significant overhead caused by a large number of quantum circuit executions required to find the energy eigenvalues. Our analysis highlights the substantial amount of both measurement and optimization overheads in VQD, particularly as the number of excited states increases. Based on our findings, we critically discuss the implications of implementing VQD on current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices.

  • Název v anglickém jazyce

    Quantum computing of the electronic structure of crystals by the variational quantum deflation algorithm

  • Popis výsledku anglicky

    Variational Quantum Eigensolver (VQE) and its extension, Variational Quantum Deflation (VQD), have emerged as promising algorithms for computing ground and excited state energy eigenvalues of Hamiltonians, particularly in quantum physics, chemistry, and materials science. Recently, the VQE and VQD algorithms were implemented to calculate the electronic band structure described by the tight-binding Hamiltonian. Despite their success for simple models, scalability remains a challenge due to the need for a large number of circuit executions, limited qubit coherence times, and low gate fidelities. In this work, we implemented the VQE and VQD algorithms for tight-binding models of diamond and zincblende crystal structures (Sn, C, Si, Ge, AlP, AlAs, AlSb, and GaP) using a quantum computer simulator. We investigate the scalability challenges, focusing on the significant overhead caused by a large number of quantum circuit executions required to find the energy eigenvalues. Our analysis highlights the substantial amount of both measurement and optimization overheads in VQD, particularly as the number of excited states increases. Based on our findings, we critically discuss the implications of implementing VQD on current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/GA22-05801S" target="_blank" >GA22-05801S: Příčiny a mechanismus degradace slitin cínu s nízkým obsahem legujících prvků</a><br>

  • Návaznosti

    I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Physica Scripta

  • ISSN

    0031-8949

  • e-ISSN

    1402-4896

  • Svazek periodika

    100

  • Číslo periodika v rámci svazku

    4

  • Stát vydavatele periodika

    GB - Spojené království Velké Británie a Severního Irska

  • Počet stran výsledku

    28

  • Strana od-do

    045105

  • Kód UT WoS článku

    001445138000001

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-86000773087