量子化学計算の基礎理論と計算手法および量子コンピュータの応用をめぐる最近の動向

～量子化学計算の実践に必要な基礎知識の習得～

量子コンピュータの登場により、近年注目されている量子化学計算。
実践するにあたり理解しておきたい基礎理論と計算手法、古典計算機を用いた場合の課題、量子コンピュータによりどのような解決が見込まれるか等の最近の動向について解説します。

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受講について

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配布資料

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セミナー趣旨

受講対象・レベル

量子コンピュータに興味はあるが量子化学計算とは何なのか知らない方、量子化学計算は知っている／実行したことがあるが中身を知らない方が主なターゲットです。量子コンピュータを使った量子化学計算自体にはほとんど触れず、あくまでも（主に古典計算機を用いた）量子化学計算の基礎が主題です。量子化学計算の中身はよく知っていて、量子コンピュータの利用に興味がある、という方も受講いただいて結構ですが、多くが知っている内容になってしまうかもしれません。

習得できる知識

・量子化学計算の流れ
・電子相関理論に関する基礎
・量子化学計算がなぜ量子コンピュータのキラーアプリと考えられているのか
・量子コンピュータを用いた量子化学計算の実践に必要な前提知識

セミナープログラム

１．量子化学計算とは
　1.1 Diracの言葉と量子化学計算
　1.2 量子化学計算の前提とハミルトニアン
　1.3 量子化学計算のインプットとアウトプット
 
２．一電子近似：Hartree-Fock（HF）法
　2.1 反対称性原理とSlater行列式、Hartree-Fcok法
　2.2 基底関数展開：Hartree-Fock-Roothaan法
　2.3 Hartree-Fock-Roothaan計算の手続き
　2.4 Brillouinの定理とKoopmansの定理
　2.5 密度汎関数理論（DFT）について
 
３．電子相関と第二量子化、post Hartree-Fock法
　3.1 第二量子化
　3.2 配置間相互作用（CI）法
　　3.2.1 CI波動関数
　　3.2.2 size consistencyについて
　　3.2.3 中間規格化とNesbetの定理
　　3.2.4 CI法と量子コンピュータ：量子位相推定とXia-Bian-Kais変換法
　3.3 Møller-Plesset摂動（MP）法
　3.4 結合クラスター（CC）法
　　3.4.1 古典計算機によるCC法の流れ
　　3.4.2 CC法と量子コンピュータ：ユニタリーCC法と変分量子固有値ソルバ

４．pythonを用いた量子化学計算の実践（時間があれば）

　□質疑応答□