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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Byungjoo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Hu,&#x20;Kang-Min</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Sohn,&#x20;Myung-Hyun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Yosep</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Yong-Su</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Seung-Woo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lim,&#x20;Hyang-Tag</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-11-07T01:30:27Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-11-07T01:30:27Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2024-11-06</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2024-10</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;150978</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Solving&#x20;the&#x20;electronic&#x20;structure&#x20;problem&#x20;is&#x20;a&#x20;notorious&#x20;challenge&#x20;in&#x20;quantum&#x20;chemistry&#x20;and&#x20;material&#x20;science.&#x20;Variational&#x20;quantum&#x20;eigensolver&#x20;(VQE)&#x20;is&#x20;a&#x20;promising&#x20;hybrid&#x20;classical-quantum&#x20;algorithm&#x20;for&#x20;finding&#x20;the&#x20;lowest-energy&#x20;configuration&#x20;of&#x20;a&#x20;molecular&#x20;system.&#x20;However,&#x20;it&#x20;typically&#x20;requires&#x20;many&#x20;qubits&#x20;and&#x20;quantum&#x20;gates&#x20;with&#x20;substantial&#x20;quantum&#x20;circuit&#x20;depth&#x20;to&#x20;accurately&#x20;represent&#x20;the&#x20;electronic&#x20;wave&#x20;function&#x20;of&#x20;complex&#x20;structures.&#x20;Here,&#x20;we&#x20;propose&#x20;an&#x20;alternative&#x20;approach&#x20;to&#x20;solve&#x20;the&#x20;electronic&#x20;structure&#x20;problem&#x20;using&#x20;VQE&#x20;with&#x20;a&#x20;single&#x20;qudit.&#x20;Our&#x20;approach&#x20;exploits&#x20;a&#x20;high-dimensional&#x20;orbital&#x20;angular&#x20;momentum&#x20;state&#x20;of&#x20;a&#x20;heralded&#x20;single&#x20;photon&#x20;and&#x20;notably&#x20;reduces&#x20;the&#x20;required&#x20;quantum&#x20;resources&#x20;compared&#x20;to&#x20;conventional&#x20;multi-qubit-based&#x20;VQE.&#x20;We&#x20;experimentally&#x20;demonstrate&#x20;that&#x20;our&#x20;single-qudit-based&#x20;VQE&#x20;can&#x20;efficiently&#x20;estimate&#x20;the&#x20;ground&#x20;state&#x20;energy&#x20;of&#x20;hydrogen&#x20;(H2)&#x20;and&#x20;lithium&#x20;hydride&#x20;(LiH)&#x20;molecular&#x20;systems&#x20;corresponding&#x20;to&#x20;two-&#x20;and&#x20;four-qubit&#x20;systems,&#x20;respectively.&#x20;We&#x20;believe&#x20;that&#x20;our&#x20;scheme&#x20;opens&#x20;a&#x20;pathway&#x20;to&#x20;perform&#x20;a&#x20;large-scale&#x20;quantum&#x20;simulation&#x20;for&#x20;solving&#x20;more&#x20;complex&#x20;problems&#x20;in&#x20;quantum&#x20;chemistry&#x20;and&#x20;material&#x20;science.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">American&#x20;Association&#x20;for&#x20;the&#x20;Advancement&#x20;of&#x20;Science</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">Qudit-based&#x20;variational&#x20;quantum&#x20;eigensolver&#x20;using&#x20;photonic&#x20;orbital&#x20;angular&#x20;momentum&#x20;states</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="doi">10.1126&#x2F;sciadv.ado3472</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Science&#x20;Advances,&#x20;v.10,&#x20;no.43</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Science&#x20;Advances</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="volume">10</dcvalue>
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<dcvalue element="relation" qualifier="journalResearchArea">Science&#x20;&amp;&#x20;Technology&#x20;-&#x20;Other&#x20;Topics</dcvalue>
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