RESEARCH HIGHLIGHTS
Zero-Field Splitting Tensor Calculations
New methodologies for the calculations of the spin–orbit term of zero-field splitting tensor D.
A hybrid CASSCF/MRMP2 method is capable to predict D tensors of organic high-spin molecules like carbenes and nitrenes very accurately.
A natural orbital-based Pederson–Khanna method is a spin contamination free approach in the D tensor calculations by means of DFT.
An orbital region partitioning technique can provide more intuition friendly and useful information on the D tensors.
Wave Function Preparation for Full-CI on Quantum Computers
New quantum algorithms for preparation of the spin symmetry-adapted configuration state function (CSF) which can be used as the initial guess wave function in the quantum phase estimation-based full-CI of open shell molecules on quantum computers.
Recently we developed a new quantum circuit to prepare CSFs on quantum computers with constant circuit depth.
We have proposed a method to prepare multiconfigurational wave functions having sufficiently large overlap with the full-CI root of the ground state by using diradical characters, without performing time-consuming post-Hartree-Fock calculations.
Spin Symmetry-Adapted Quantum Chemical Calculations on a Quantum Computer
Recently we have developed a theoretical method to simulate time evolution of wave function under the S^2 operator on quantum computers, which enables us to determine spin quantum number S of arbitrary wave functions by using quantum phase estimation technique.
Also, this quantum circuit can be used as a probabilistic spin annihilator, by carefully choosing evolution time t and one-qubit rotation angle η. (The paper is available in PCCP)
Quantum Algorithms for the Direct Calculations of Energy Gaps
Almost all of the problems in chemistry focus on the energy gaps between two electronic states or geometries, rather than total energies themselves. It is very useful if we can compute the energy gap directly, without inspecting total energies.
For the direct calculations of energy gaps, we have proposed several quantum algorithms including quantum annealing-based one, Bayesian exchange coupling parameter calculator with broken-symmetry wave functions (BxB), and Bayesian phase difference estimation algorithms.
Recently we have developed a projective measurement-based quantum phase difference estimation algorithm, which is a natural extension of the N-qubit QPE to the QPDE. The N-qubit QPDE enables us to compute eigenenergy differences using approximated wave function, with a single quantum circuit execution.
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I wrote a book on quantum chemical calculations on quantum computers, which is the first textbook in this field written in Japanese. Published from Kodansha Ltd., on 7th December, 2020.
Collaborators
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Prof. Bhanu P. Das (CQuERE, TCG CREST, India)
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Prof. Debashis Mukherjee (CQuERE, TCG CREST, India)
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Dr. V. S. Prasannaa (CQuERE, TCG CREST, India)
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Prof. Bijaya K. Sahoo (Physical Research Laboratory, India)
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Prof. Yuji Mochizuki (Rikkyo University, Japan)
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Prof. Takahiro Katagiri (Nagoya University, Japan)
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Prof. Satoshi Ohshima (Kyushu University, Japan)
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Prof. Yuichiro Matsuzaki (Chuo University, Japan)
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Mr. Yuichiro Minato (blueqat Inc., Japan)
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Prof. Silvia Cavagnero (University of Wisconsin, Madison, USA)
Research News, Press Releases
2024/12/03 Our paper on the relativistic quantum chemical calculations using VQE has been accepted for publication in Phys. Rev. A!
2024/12/03 Our paper on the iterative QPE simulations of benzene and its derivatives has been published in PCCP!
2024/09/24 10月1日にオンラインで開催されるムーンショット目標6 ミニシンポジウムで量子化学分野の進展について発表を予定しています。
2024/09/24 New preprint on the optimization of parameterized controlled gate is now available in arXiv.
2024/09/14 Our paper on the size consistency in QPE has been published in AIP Adv.!
2024/08/24 Our paper on the QPE-based dynamical response function calculations has been published in Phys. Rev. A!
2024/08/12 Our paper on the hardware demonstration of quantum phase difference estimation has been appeared in arXiv!
2024/08/01 Our paper on the post-selection-improved HHL (Psi-HHL) has been appeared in arXiv!
2024/07/29 Our paper on the entanglement-assisted QPE for dynamical response functions has been accepted for publication in PRA.
2024/07/26 9月4日に幕張メッセ国際会議場で開催されるJASIS2024トピックスセミナーに登壇します。
2024/06/17 Our preprint on the size consistency condition in quantum phase estimation with Trotter decomposition has been appeared in arXiv!
2024/06/12 富士フイルムさん、blueqatさんと進めているFTQCアルゴリズムの化学応用に関する取り組みが6月11日付の日経テックフォーサイトで採り上げられました。
2024/06/10 Our preprint on the relativistic calculations of molecular electric dipole moments using VQE has been appeared in arXiv!
2024/05/26 Our paper on the FMO-VQE-UCCSD has been published in J. Comp. Chem.!
2024/05/01 Our preprint on the entanglement-assisted QPE for dynamical response function calculation has been appeared in arXiv!
2024/04/09 Our paper on the quantum annealing eigensolver (QAE) for the relativistic and many-body effects has been publised online in Phys. Rev. A!
2024/03/07 Our paper on the relativistic quantum chemical calculations on a quantum annealing machine has been accepted for publication in Phys. Rev. A!
2024/02/29 Our new paper on the FMO-VQE-UCCSD has been appeared in arXiv!
2023/11/04 Our new paper on the HHL-based linearized coupled cluster method has been published from Phys. Rev. Res.!
2023/10/25 射影測定の原理を利用して固有エネルギー差の直接計算を可能にした量子位相差推定アルゴリズムの論文がJ. Chem. Theory Comput.にオンライン掲載されました！
2023/09/13 HHLアルゴリズムを量子化学計算(linearized coupled cluster法)に応用した論文がPhys. Rev. Res.に掲載受理されました。
2023/09/13 量子位相差推定アルゴリズムを用いた微細構造分裂の直接計算に関する論文がElec. Struct.に掲載受理されました。
2023/09/05 [Press Release] 触媒や医療、エネルギー分野に応用が期待される新しい有機金属化合物を合成（JPN）
2023/09/05 Joint research paper on the synthesis of formal 21-electron cobaltocene derivative has been published from Nature Communications!
2023/05/18 8月14日～18日に福岡で開催される第62回分子科学若手の会夏の学校に第二分科会講師として参加し、「量子コンピュータの分子科学研究への応用：量子化学計算を中心に」という題目で集中講義を行います。
2023/05/09 5月27日にキャンパスプラザ京都で開催される第15回革新的量子化学シンポジウムに登壇します。
2023/04/04 4月19日にオンラインで開催されるHPC-AI AC 第3回日本カンファレンス／PCCC AI/機械学習技術部会 ワークショップに登壇します。
2023/04/03 Our paper on the QAOA simulations for lattice folding of peptide has been publised online from JCCJ, Int. Ed.!
2023/04/01 本日付で慶應義塾大学大学院理工学研究科に特任准教授として着任しました。
2023/03/31 Ni(III)錯体を用いた分子スピン量子ビット創製に関する共著論文がEurJICに掲載受理されました。
2023/01/26 2月2日に開催されるさきがけ「量子情報処理」領域公開シンポジウム2022で、3年半のさきがけ研究期間に進めた研究成果について発表します。
2023/01/16 日本化学会第103春季年会の発表日時が決定されました。
2022/12/19 エネルギー微分の直接計算に関する成果が科学新聞(2022年12月16日付 第4面)で紹介されました。
2022/12/06 Two papers on the relativistic quantum chemical calculations of the fine structure splitting of Boron isoelectronic sequence on quantum computers have appeared in arXiv! (arXiv:2212.01801 and arXiv:2212.02058)
2022/11/29 [Press Release] Quantum algorithm of the direct calculation of energy derivatives developed for molecular geometry optimization (EurekAlert!)
2022/11/29 [Press Release] エネルギー微分を直接計算し分子構造最適化を実現 ～量子コンピュータによる化学計算の社会応用へ大きな一歩～ (JPN)
2022/11/29 Our latest paper on the direct calculation of numerical energy gradients based on the BPDE algorithm has been publised from J. Phys. Chem. Letters!
2022/11/16 IonQ実機を用いたQAOAによるタンパク質折り畳みに関する和文論文がJ. Comp. Chem., Jpn.に掲載されました。
2022/10/27 オンラインで開催されるNVIDIA 冬のHPC Weeksの第2週目(12月8日)に登壇します。
2022/08/04 [Press Release] Suitable computational conditions of Adiabatic State Preparation discovered for quantum chemical calculations on a quantum computer (EurekAlert!)
2022/07/26 プレスリリースや研究発信に関するインタビュー記事が公開されました → 研究成果を外へ届ける。さきがけ「量子情報処理」領域の研究者インタビュー
2022/07/25 [Press Release] 量子コンピュータ上での量子化学計算の効率向上へ！分子の波動関数を生成するASP法の実用化に大きな一歩 (JPN)
2022/07/25 Our new paper on the adiabatic state preparation is out from Comm. Chem.!
2022/07/25 技術情報協会から出版されている研究開発リーダー 2022年7月号に「量子コンピュータの化学応用と材料開発・創薬への展望」という記事が掲載されました。
2022/07/12 Angew. Chem. Int. Ed.掲載論文のページ番号等が決定されました。Hot paperに選出されています。
2022/07/07 J. Am. Chem. Soc.に掲載のLC-photo-CIDNP論文のページ番号等が決定されました。
2022/06/15 Our new paper on the low-concentration Photo-CIDNP has been publised online from J. Am. Chem. Soc.!
2022/05/13 5月17日～19日に金沢商工会議所で開催される第24回理論化学討論会で口頭発表を行います。
2022/05/13 New paper on the electronic structures of non-planar non-Kekule hydrocarbons has been accepted for publication in Angew. Chem. Int. Ed.!
2022/04/01 所属大学名が「大阪公立大学」になりました。The name of the university has changed to "Osaka Metropolitan University".
2022/03/16 A paper on the VQE simulations with the multireference unitary coupled cluster ansatz has been accepted for publication in Phys. Chem. Chem. Phys.!
2022/02/09 2022年3月28日～29日に開催されますオンライン研究会：「量子多体計算のフロンティア」に登壇予定です。
2022/02/09 技術情報協会から出版されているマテリアルステージ 2022年2月号の巻頭に「材料開発と量子コンピュータ」という題で解説記事が掲載されます。
2022/01/17 日本化学会第102春季年会で量子位相差推定アルゴリズムの開発について発表します(講演番号：A204-2am-05)
2021/11/17 12月7日にオンラインで開催される第1回量子ソフトウェアワークショップ：テンソルネットワークと量子計算の展望に登壇します。
2021/11/16 大阪市大、量子コンピュータに実装しやすい量子化学計算量子アルゴリズムを開発 - マイナビニュース
2021/11/16 Our new paper on the Sn(II)-nitrene complexes is now online in Inorg. Chem.!
2021/11/09 Our new paper on the quantum algorithm for full-CI calculation is out from J. Phys. Chem. Lett.!
2021/09/06 量子コンピュータで分子などのエネルギー差を直接計算する手法を大阪市大が考案 - マイナビニュース
2021/09/02 [Press Release] New Bayesian quantum algorithm directly calculates the energy difference of an atom and molecule. (EurelAlert!)
2021/09/02 [Press Release] 量子コンピュータで原子・分子の任意のエネルギー差を直接計算できる新規量子アルゴリズムを開発！ (JPN)
2021/09/02 Our new paper on the quantum algorithm for the direct calculation of energy gaps has been published from Phys. Chem. Chem. Phys.!
2021/08/04 A new paper on the quantum control of molecular spin qubits has been published from Applied Magnetic Resonance!
2021/06/25 A new preprint on the VQE-UCCSD simulations of BeH2 molecule is available. (ChemRxiv)
2021/06/13 A plenary lecture is scheduled in the Summer School on Quantum Information and Quantum Technology (QIQT-2021) at IISER-Kolkata
2021/05/27 ニトロキシドラジカルと金原子が直接結合したビラジカル・トリラジカルに関する論文がChem.–Eur. J.に受理されました。
2021/05/25 新奇コバルト4核錯体の電子状態と原子価互変異性に関する論文がChem. Comm.に受理されました。
2021/03/17 [Press Release] New quantum algorithm surpasses the QPE norm (EurekAlert!)
2021/03/17 [Press Release] 化学研究に役立つ量子アルゴリズム～原子・分子のイオン化エネルギーを量子コンピュータで直接計算する手法を開発！～（JPN）
2021/03/17 Our latest paper on the quantum algorithm for the direct calculation of vertical ionization energy has been published online in J. Phys. Chem. Lett.
2021/02/19 Chem. Sci.に掲載された論文のページ番号などが決定されました。
2021/01/18 [Press Release] Rethinking spin chemistry from a quantum perspective (EurekAlert!)
2020/12/25 [Press Release] スピン状態間のエネルギー差を直接求めることができる新規量子アルゴリズムの開発に成功！ (JPN)
2020/12/24 My newest work on quantum algorithm for spin chemistry is now online from Chemical Science!
2020/12/21 2021年2月9日に第18回ESR夏の学校で「スピンハミルトニアンパラメータの量子化学計算」という題で講義を行います。
2020/11/12 2020年12月7日に「量子コンピュータによる量子化学計算入門」が講談社より出版されます。
2020/11/06 量子コンピュータ上での配置状態関数生成法に関する特許が2020年9月1日付けで登録されました（特許6757064）
2020/10/05 Our new paper on the probabilistic spin annihilation has been selected as a 2020 HOT PCCP article.
2020/10/01 確率的スピン汚染除去法に関するPCCP論文のページ番号等が決定されました。
2020/09/25 [Press Release] Spin clean-up method brings practical quantum computers closer to reality. (EurekAlert!)
2020/09/17 [Press Release] 「スピン汚染」を効率的に取り除く新規量子アルゴリズムの開発に成功！(JPN)
2020/09/17 A new paper on the probabilistic spin annihilation on quantum computer is available online in PCCP.
2020/09/08 An invited talk in FSQT2020 is scheduled on 30 September, 2020.
2020/04/05 Added DOI for my presentations in ACS Spring 2020 National Meeting & Expo.
2020/03/27 ロシアとの共同研究論文(J. Phys. Chem. A)のページ番号が決定されました。
2020/03/26 My oral (COMP 81) and poster (PHYS 413) presentations in ACS Spring 2020 National Meeting & Expo is uploaded to Morressier website.
2020/03/05 ニトロキシド部位とフェノキシル部位を同時に持つハイブリッド型モノラジカルの合成と磁性に関するロシアとの共同研究論文が3月4日付でJ. Phys. Chem. Aに受理されました。
2020/02/20 2020年3月17日～18日に開催を予定していました子コンピュータによる量子化学計算に関する第7回大阪市大国際WSは、新型コロナウィルス感染症対策のため延期することになりました。
2020/01/20 I am going to give an invited talk at ACS Spring 2020 National Meeting & Expo in Philadelphia, (COMP 81, 23 March, 2020 from 9:20 AM - 9:50 AM, at Room 204A, Pennsylvania Convention Center.
2019/12/11 量子コンピュータによる量子化学計算に関する第7回大阪市大国際WSを2020年3月17日(火)～18日(水)に開催します。
2019/12/11 The 7th OCU International WS on Quantum Chemistry/Quantum Chemical Calculations: Quantum Algorithm will be held on 17th–18th March, 2020, at Osaka City University Sugimoto Campus.
2019/11/08 [Award] 電子スピンサイエンス学会奨励賞を受賞しました。I got the 2019 Young Investigator Award from the Society of Electron Spin Science and Technology (SEST)!
2019/10/31 来年1月6日～10日に中国深センで開催されるQIP2020でポスター発表をします。
2019/10/25 週刊ダイヤモンド2019年10月26日号(ダイヤモンド社)で量子コンピュータと量子化学計算に関する研究内容が紹介されました。
2019/10/24 10月28日～29日に東工大大岡山キャンパスで開催される量子コンピュータに関するワークショップで講演します。
2019/09/19 JSTさきがけ「革新的な量子情報処理技術の創出」に研究課題が採択されました（大阪市大HP）
2019/08/30 ロシアおよびドイツとの共同研究論文がJ. Phys. Chem. A最新号に掲載されました。
2019/08/22 [Press Release] 量子コンピュータにおける量子ビットのモデルとなる新奇なビラジカルの開発と新しいマイクロ波技術による量子状態制御に成功（JPN）
2019/08/14 東北大との共同研究論文のページ番号等が決定されました。
2019/08/11 量子コンピュータでのスピン量子数計算法の論文が2019 PCCP HOT Articlesに選ばれました（大阪市大HP）
2019/08/03 ロシアおよびドイツのグループとの共同研究論文がJ. Phys. Chem. Aに受理されました。
2019/07/11 東北大との共同研究論文がDalton Trans.オンラインに掲載されました。
2019/07/11 「化学者のための量子コンピュータを用いた量子化学計算入門」にDOIを付けました。(DOI: 10.13140/RG.2.2.17045.27361)
2019/07/10 「化学者のための量子コンピュータを用いた量子化学計算入門」第1版を公開しました。
2019/07/09 [Press Release] Quantum chemistry on quantum computers, EurekAlert!
2019/07/08 The 13th Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices is scheduled on 10-13 Nov., at Awaji Yumebutai Conference Center.
2019/07/04 [Press Release] 量子コンピュータを化学研究に役立てるための鍵となる手法を開発！ (JPN)
2019/07/04 Our new paper on the spin quantum number calculation on quantum computer is now available in PCCP.
2019/06/05 6th AWEST2019で量子コンピュータ上での波動関数のスピン量子数決定法に関する内容で口頭発表をします。
2019/05/07 6月16日～19日に淡路夢舞台国際会議場でAWEST2019を開催します。
2019/04/15 大阪市大物性有機化学グループ、大阪府大、東北大との共同研究論文が3月29日付でChem. Eur. J.に掲載されました。
2019/04/10 第22回理論化学討論会での講演番号が決定されました。初日5/27の14:30より、講演番号1L06です。
2019/03/13 3月28日に大阪市大学術情報総合センター9F会議室9Aで第6回量子コンピュータによる量子化学計算に関する国際ワークショップを開催します。
2019/02/15 5月17日にグランフロント大阪で開催される第406回CBI学会研究講演会で講演を行います。
2019/01/03 An invited talk is scheduled in the workshop at Tokyo Institute of Technology on Jan. 11.
2019/01/03 [Press Release] 化学反応経路解析や分子デバイス設計などを簡単かつ高速に計算できる量子アルゴリズムの開発に成功 (JPN)
2019/01/02 [Press Release] Quantum Chemistry on Quantum Computers, EurekAlert!.
2019/01/02 Our new paper on Quantum Chemical Calculations on Quantum Computers is available in ACS Central Science!
2018/12/18 来年2/19に開催される近畿化学協会コンピュータ化学部会公開講演会で講演を行います。
2018/12/14 [Press Release] Quantum chemical calculations on quantum computers, EurekAlert!.
2018/12/14 [Press Release] 量子化学を量子コンピュータで解く量子アルゴリズムの開発 (JPN)
2018/12/13 Our new paper on QCC-on-QCs is now available in Chem. Phys. Lett.: X.
2018/11/28 量子コンピュータによる量子化学計算に関する論文がChem. Phys. Lett.: Xに受理されました。
2018/11/07 An invited lecture is scheduled in "Perspectives of Quantum Computing" on 29 Nov. 2018.
2018/10/29 12月6日に大阪大学で開催される第25回関西量子情報SCで講演を行います。
2018/09/30 10月31日に早稲田大学で開催される第5回電子状態理論シンポジウムで招待講演を行います。
2018/08/01 [Press Release] 溶液中の分子間に働く新しい化学結合「多中心結合」を発見 (JPN)
2018/05/29 [Press Release] キノコが身体に良い科学的根拠を提示 (JPN)
2018/05/07 [Press Release] 光をあてると高いエネルギーを保持し磁性を発現する「メビウスの帯」分子 (JPN)
2016/08/10 [Press Release] Quantum Computers Can Solve Quantum Chemistry! (JPN, ENG)