エネルギー微分を直接計算し分子構造最適化を実現　～量子コンピュータによる化学計算の社会応用へ大きな一歩～

2022年11月30日

理学研究科
プレスリリース

ポイント

◇量子コンピュータを活用し、有限差分法による微分値を1回の計算から直接求めるための具体的な量子論理回路を初めて明らかに。
◇今後、さまざまな分子物性の精密計算が量子コンピュータ上で可能となることを示唆。

概要

大阪公立大学大学院理学研究科の杉﨑研司（すぎさきけんじ）特任講師（科学技術振興機構・さきがけ専任研究者）、佐藤和信（さとうかずのぶ）教授、工位武治（たくいたけじ）大阪市立大学名誉教授らの研究チームは、量子コンピュータを用いて、有限差分法による微分値を1回の計算から直接求めるための量子論理回路を導出し、分子の最安定な立体構造を求める分子構造最適化へと応用しました。

有限差分法で一変数関数の微分計算を行うには、古典コンピュータでは少なくとも2回の関数値の計算が必要となります。これに対し、量子コンピュータを使えば有限差分法での微分を1回の計算から求められることが先行研究で示されていますが、微分計算を行うための具体的な量子回路は導出されていませんでした。本研究グループは、以前に開発した量子位相差推定アルゴリズムで用いる量子論理回路を改良することにより、微分計算のための量子論理回路の導出に成功しました。

本研究成果は、国際学術誌『The Journal of Physical Chemistry Letters』に2022年11月29日（火）午後10時（日本時間）にオンライン掲載されました。

今回の成果は「量子重ね合わせ」を上手に使うことにより、原子核をどの方向に動かせばエネルギーが下がるか、すなわちエネルギーの核座標微分を量子コンピュータ上で効率的に計算できることを示すもので、量子コンピュータの化学応用に向けた大きな一歩と言えると思います。

sugisaki sensei

杉﨑研司特任講師

掲載紙情報

発表雑誌：	The Journal of Physical Chemistry Letters
論文名：	Quantum Algorithm for Numerical Energy Gradient Calculations at the Full Configuration Interaction Level of Theory
著者：	Kenji Sugisaki, Hiroyuki Wakimoto, Kazuo Toyota, Kazunobu Sato, Daisuke Shiomi, and Takeji Takui
掲載URL：	https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02737

プレスリリース全文 (657.6KB)

研究内容に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院理学研究科
特任講師：杉﨑研司（すぎさきけんじ）
TEL：06-6605-2555
E-mail：sugisaki[at]omu.ac.jp　[at]を＠に変更してください

または、

大阪市立大学名誉教授：工位武治（たくいたけじ）
TEL：06-6605-2605
E-mail：takui[at]omu.ac.jp　[at]を＠に変更してください

報道に関する問い合わせ先

大阪公立大学広報課
TEL：06-6605-3411
E-mail：koho-list[at]ml.omu.ac.jp　[at]を＠に変更してください

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