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Q#とNWChemを試してみた/qsharp-nwchem
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QunaSys
May 21, 2019
Technology
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Q#とNWChemを試してみた/qsharp-nwchem
Build 2019 local community event for Q# in Tokyo
での登壇資料です。
QunaSys
May 21, 2019
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Transcript
Q#ͱNWChemΛࢼͯ͠Έͨ QunaSys CEO ༶ ఱ !1 Build 2019 local community
event for Q# in Tokyo
Outline I. ձࣾհ II. ྔࢠίϯϐϡʔλͰྔࢠԽֶܭࢉ III. Q#ͱNWChemʹ͍ͭͯ !2
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• ສೳྔࢠίϯϐϡʔλͷ ΞϧΰϦζϜɾιϑτ։ൃ • ڞಉݚڀ ϝσΟΞܝࡌ
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ߨԋࢿྉ: https://speakerdeck.com/qunasys/ quantum-summit-2019
Quantum Native Dojo !6 ྔࢠίϯϐϡʔλษڧڭࡐ ࣍ ===== ୈ1෦ɿجૅฤ ===== 0.
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ྔࢠίϯϐϡʔλͰྔࢠԽֶܭࢉ !7
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Q#ͱNWChemʹ͍ͭͯ !11
Q# and NWChem: Tools for Scalable Quantum Chemistry • NWChem:
Φʔϓϯιʔεͷ ྔࢠԽֶܭࢉϥΠϒϥϦ • Quantum Development Kit chemistry library: Microsoft͕࠷ۙެ։ɻ ྔࢠԽֶ͚ྔࢠܭࢉ ϥΠϒϥϦ(written in Q#) • ৽͍͠ϑΝΠϧܗࣜ ʮBroombridgeʯʹΑΓɺ γʔϜϨεʹྔࢠԽֶܭࢉ Λ࣮ߦՄ !12 https://www.youtube.com/watch?v=Hxz0tH8jDfQ
Q#ͱNWChemͷྲྀΕ !13
ྔࢠԽֶܭࢉ on Q# & NWChem !14 ܭࢉϓϩηε ྔࢠίϯϐϡʔλͰѻ͑Δܗࣜʹ Jordan-WignerมɺBravyi-Kitaevมɺɾɾɾ ୈೋྔࢠԽϋϛϧτχΞϯ࡞
ॏͳΓੵܭࢉ جఈΤωϧΪʔཧྔܭࢉ มΞϧΰϦζϜɺҐ૬ਪఆɺݫີର֯Խɺɾɾɾ ࣭ͷύϥϝʔλೖྗ ݩૉه߸ɺஔɺجఈؔɺɾɾɾ ϥΠϒϥϦ Q# Quantum Development Kit
EMSL Arrows ࣭ͷใ͔ΒॏͳΓੵΛܭࢉ → ୈೋྔࢠԽϋϛϧτχΞϯ (Broombridgeܗࣜ) Λग़ྗ !15 NWChemͷΦϯϥΠϯϑϩϯτΤϯυ https://arrows.emsl.pnnl.gov/api/qsharp_chem
Broombridge format Broombridge: • NWChemͷग़ྗΛQ#Ͱར༻Ͱ ͖Δܗʹͨ͠ͷ • YAMLܗࣜͰݪࢠஔɺॏͳΓ ੵͷใ͕֨ೲ͞Ε͍ͯΔ !16
ୈೋྔࢠԽϋϛϧτχΞϯͷอଘܗࣜʢྫɿH2ࢠʣ H2ࢠͷݪࢠஔ ୈೋྔࢠԽϋϛϧτχΞϯ ʢॏͳΓੵʣ https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/libraries/chemistry/installation?view=qsharp-preview#using-the-quantum-development-kit-with-nwchem
ϑΝΠϧಡΈࠐΈ& JWม BroombridgeϑΝΠϧʢyamlʣ͔ΒୈೋྔࢠԽϋϛϧτχΞϯಡΈࠐΈ Jordan-WignerมʹΑΓɺྔࢠίϯϐϡʔλ͕ѻ͑Δܗࣜʹ !17
جఈΤωϧΪʔܭࢉ • ίʔυͷ͋ΔσΟϨΫτϦ (Quantum.Chemistry.Molecular Hydrogen) ʹҠಈ͠dotnet run • ϋϛϧτχΞϯ
• Jordan-Wignerม • TrotterizationʹΑΔجఈΤω ϧΪʔܭࢉ !18 H2ࢠͷجఈΤωϧΪʔ https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/libraries/chemistry/samples/molecular-hydrogen
ඞཁϦιʔεͷݟੵΓ GetGateCountΛ༻͍ͯ ඞཁήʔτͷݟੵΓ Trotterization֤छ๏ ʹ͓͚Δɺ ΤωϧΪʔܭࢉʹඞཁ ήʔτ͕ಘΒΕΔ !19 ΤωϧΪʔܭࢉ͕ࠔͰɺඞཁήʔτͷݟੵΓ͕Մೳ https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/libraries/chemistry/installation?view=qsharp-preview#using-the-quantum-development-kit-with-nwchem
VQEΛ༻͍ͨجఈΤωϧΪʔܭࢉ !20 H2ࢠͷجఈঢ়ଶΤωϧΪʔ https://github.com/christopherkang/Quantum/tree/master/Samples/src/VQESimulation ݫີͳʢ-1.137 hartreeʣ ͱ͍ۙ
·ͱΊ ྔࢠԽֶɿྔࢠίϯϐϡʔλͷ࠷ॳͷΞϓϦέʔγϣϯ ӳޠ : NWChem + Q# ຊޠɿpyscf + openfermion
+ qulacs @Quantum Native Dojo!! !21 ͱݴ͍͍͚ͨͲɺ ࠓྔࢠίϯϐϡʔλʹऔΓ ΜͰ͍Δօ͞Μʂʂ ࣗͷྔࢠίϯϐϡʔλݴޠΛ ࡞Γ·͠ΐ͏ɻ ࠓͳΒ·ͩؒʹ߹͏ʂ 3ޙ࣮͢Δͷ͕ ଟ͗ͯ͢ݸਓͰແཧʹͳΔɻ qlazy: https://github.com/samn33/qlazy QuPy: https://github.com/ken-nakanishi/qupy
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