KAJIAN KOMPUTASI ALGORITMA KUANTUM VARIATIONAL QUANTUM EIGENSOLVER UNTUK SIMULASI MOLEKUL H_2

M SIDIK AUGI RAHMAT, Drs. Pekik Nurwantoro, M.S, Ph.D.

2019 | Tesis | MAGISTER FISIKA

Telah dilakukan telaah teoritis dan komputasi mengenai algoritma kuantum variational quantum eigensolver untuk simulasi molekul H_2 . Algoritma variational quantum eigensolver (VQE) adalah salah satu algoritma yang dapat diterapkan pada komputer kuantum sederhana pada masa kini dan merupakan algoritma yang cukup stabil dari efek dekoherensi. Algoritma VQE disebut sebgai hybird quantum-clasical karena sebagian algoritma dikerjakan pada komputer kuantum dan sebagian lagi pada komputer klasik. Prinisp dasar algoritma VQE adalah prinsip variasi, yaitu pencarian fungsi gelombang yang akan mengakibatkan energi sistem kuantum memiliki energi terendah. Fungsi gelombang dan Hamiltonan pada algoritma VQE disimulasikan dengan menggunakan gerbang-gerbang kuantum. Untuk dapat dioperasikan oleh gerbang kuantum,Hamiltonan dan fungsi gelombang pada penelitian ini menggunakan wakilan kuantisasi kedua. Penelitian ini menggunakan transformasi Jordan-Wigner dan Bravyi-Kitaevi dari operator fermionik menjadi operator kubit (qubit) atau gerbang kuantum. Perhitungan atau komputasi energi sistem dilakukan menggunakan komputer kuantum, namun optimasi dilakukan pada komputer klasik menggunakan algoritma optimasi seperti Nelder-Mead, Powell dan BFGS. Penelitian ini akan mendekati fung- si gelombang sistem dengan beberapa basis fungsi dan metode, kemudian dari hasil yang diperoleh akan dilihat pendekatan seperti apa yang paling cocok untuk simulasi molekul H_2 . Simulasi numerik pada penelitian ini menggunakan paket pemograman OpenFermion dan layanan komputasi awan kuantum Rigetti Computing.

A computational study of quantum algorithm variational quantum eigensolver to simulate H_2 has been carried out (VQE). VQE algorithm has notable property that it can run on nearly future quantum computer such as robust against decoherence. Be- cause optimization routine still run on classical computer VQE algoithm often called as hybird quantum clasical algorithm. VQE algorithm works on second quantisation formalism because of that Hamiltonian which is used to simulate quantum system represented by creation and anihilation operator. The trial wavefunction in this al- gorithm approached by parameterized quantum gate called ansatz. Jordan-Wigner and Bravyi-Kitaev has been used to map fermionic operator to quantum gate so that Hamiltonan and wavefuntion can be run on quatum computer. Optimization algorithm which used in this work are Nelder-Mead, Powell and BFGS. This work aim to approximate trial wavefunction with different chemical basis set and encoding to present hybrid classical variational approach in more detail offering both theoretical and practical development. In this work we use Quantum Computer provide by Rigetti Computing and Openfermion to simulate H_2 molecule.

Kata Kunci : quantum, quantum computer, quantum algorithm.