|
|
Optimizing quantum simulations and the DMRG method
Brandejs, Jan ; Pittner, Jiří (advisor)
Title: Optimizing quantum simulations and the DMRG method Author: Jan Brandejs Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: doc. Dr. rer. nat. Jiří Pittner, DSc., J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry of the Czech Academy of Sciences Abstract: In this work, we explore the quantum information theoretical aspects of simulation of quantum systems on classical computers, in particular the many- electron strongly correlated wave functions. We describe a way how to reduce the amount of data required for storing the wavefunction by a lossy compression of quantum information. For this purpose, we describe the measures of quantum entanglement for the density matrix renormalization group method. We imple- ment the computation of multi-site generalization of mutual information within the DMRG method and investigate entanglement patterns of strongly correlated chemical systems. We present several ways how to optimize the ground state calculation in the DMRG method. The theoretical conclusions are supported by numerical simulations of the diborane molecule, exhibiting chemically interest- ing electronic structure, like the 3-centered 2-electron bonds. In the theoretical part, we give a brief introduction to the principles of the DMRG method. Then we explain the quantum informational...
|
|
|
Optimizing quantum simulations and the DMRG method
Brandejs, Jan ; Pittner, Jiří (advisor) ; Zamastil, Jaroslav (referee)
Title: Optimizing quantum simulations and the DMRG method Author: Jan Brandejs Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: doc. Dr. rer. nat. Jiří Pittner, DSc., J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry of the Czech Academy of Sciences Abstract: In this work, we explore the quantum information theoretical aspects of simulation of quantum systems on classical computers, in particular the many- electron strongly correlated wave functions. We describe a way how to reduce the amount of data required for storing the wavefunction by a lossy compression of quantum information. For this purpose, we describe the measures of quantum entanglement for the density matrix renormalization group method. We imple- ment the computation of multi-site generalization of mutual information within the DMRG method and investigate entanglement patterns of strongly correlated chemical systems. We present several ways how to optimize the ground state calculation in the DMRG method. The theoretical conclusions are supported by numerical simulations of the diborane molecule, exhibiting chemically interest- ing electronic structure, like the 3-centered 2-electron bonds. In the theoretical part, we give a brief introduction to the principles of the DMRG method. Then we explain the quantum informational...
|
|
|
Quantum computing in many-body physics
Brandejs, Jan ; Cejnar, Pavel (advisor) ; Knapp, František (referee)
Název práce: Kvantové výpočty v mnohočásticové fyzice Autor: Jan Brandejs Katedra: Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Pavel Cejnar, Dr., DSc., Ústav částicové a jaderné fyziky Abstrakt: Při simulaci mnohočásticových kvantových systém· obvykle dochází k exponenciální explozi výpočetní složitosti. Kvantové počítače umožňují ten- to problém principiálně vyřešit. Díky práci R. Feynmanna je známo, že axiomy teorie složitosti vychází z fyzikálních zákon·. Situace se změní, zavedeme-li do výpočetního procesu mimo klasické fyziky i kvantovou teorii. Ukazuje se, že pro efektivní simulaci kvantového systému je vhodné použít jiný, lépe kontrolovatelný kvantový systém. Realizace výpočtu s využitím q-bit· a kvantového paralelismu pak ve vybraných případech vede k zásadní redukci složitosti. Kvantové počítače potenciálně umožňují realizaci výpočt· a simulací, které jsou s klasickými počíta- či prakticky neproveditelné. Zejména na poli kvantové chemie vyvstává možnost přímočaré aplikace. Tato práce je zaměřena na použití kvantových počítač· pro mnohočásticové problémy a obsahuje analýzu složitosti kvantové simulace atomo- vých jader. Klíčová slova: kvantový počítač, kvantová simulace, mnohočásticová fyzika
|
guest ::
