量子化学と量子コンピューティング

化学反応の過程で分子のエネルギーを高精度に予測することで、反応速度、平衡形状、とりわけ遷移状態を予測することが量子化学の問題です。

量子コンピューティングは、大規模システムのシュレディンガー方程式を解くことにより、量子化学を助けることができます。扱いにくいが、量子化学に適用できる問題の例は、Hartree-Fock法、つまり、量子多体系の波動関数とエネルギーを（定常状態で）近似する方法です。この問題はNP完全であることが知られています（並進不変システムのHartree-Fock法のNP完全性についてを参照）。量子化学から量子化学への他の例は、2局所ハミルトニアン（QMA完全）、フェルミオン局所ハミルトニアン（QMAハード）です。

量子コンピューティングは、特定の分子が双極子モーメントを持っていることを示すなど、特定の問題に対する質問に対してはい/いいえの答えを与えることができます。また、NMR、トラップイオン、超伝導キュビットを使用して、このような化学システムをシミュレートすることもできます。ノイズであるため、NISQなどの要素アプローチは、量子化学システムのシミュレーションに役割を果たす可能性があります。反応速度、遷移速度の予測（または約束を示すこと）などの量子化学の問題を解決するために成功した量子コンピューティングアプローチは何ですか？

NMR量子シミュレーター（arXivバージョン）での化学異性化反応ダイナミクスのシミュレーションのような作品を参照している可能性があります。

ただし、一般に、この3キュービットジョブと比較して、反応速度または遷移速度の予測ははるかに困難になると思います。大量の化学反応が溶液または固体のいずれかで発生することに注意してください。また、少数の量子現象でシミュレーションできるのは、従来の方法で計算するのも最も安価な数粒子の現象（大気化学または宇宙化学における単純な分子間の反応）だけです。反応を環境に組み込むことを目指すとすぐに、現実的なシミュレーションの複雑さが爆発します。

ノイズが中規模量子システムの特定のケースを見つけることができた場合、設計上の偶然により、ノイズが調査中の化学反応における環境の実際の（熱？）効果に対する妥当な近似であることに同意します確かに、少なくともエキサイティングな結果が得られる可能性があります。

古典的なコンピューターがまだ実行できなかった反応速度や遷移状態を予測するために成功した量子計算アプローチはありません。多項式の数の量子コンピューターゲートでFCI問題を解決するための多くの量子アルゴリズムがあるため、記述した反応を研究するために高精度のポテンシャルエネルギーサーフェスを構築するための有望性を示す多くのアルゴリズムがあります。