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Excited state calculations using variational quantum eigensolver with spin-restricted ansätze and automatically-adjusted constraints

引用

npj Computational Materials 2023年第1期9卷 2204-2212页

作者： Shigeki Gocho Hajime Nakamura shu kanno Qi Gao Takao Kobayashi Taichi Inagaki Miho Hatanaka School of Fundamental Science and Technology Faculty of Science and TechnologyKeio UniversityYokohama 223-8522Japan Quantum Computing Center Keio UniversityYokohama 223-8522Japan IBM Quantum–IBM Research Tokyo Tokyo 103-8510Japan Mitsubishi Chemical Corporation Science&Innovation CenterYokohama 227-8502Japan

The ground and excited state calculations at key geometries, such as the Frank–Condon (FC) and the conical intersection (CI)geometries, are essential for understanding photophysical properties. To compute these geometries on noisy intermediate-scalequantum devices, we proposed a strategy that combined a chemistry-inspired spin-restricted ansatz and a new excited statecalculation method called the variational quantum eigensolver under automatically-adjusted constraints (VQE/AC). Unlike theconventional excited state calculation method, called the variational quantum deflation, the VQE/AC does not require the pre-determination of constraint weights and has the potential to describe smooth potential energy surfaces. To validate this strategy,we performed the excited state calculations at the FC and CI geometries of ethylene and phenol blue at the complete active spaceself-consistent field (CASSCF) level of theory, and found that the energy errors were at most 2 kcal mol−1 even on the ibm_kawasakidevice.

关键词： properties quantum variational

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