SIMULASI ALGORITMA VARIATIONAL QUANTUM EIGENSOLVER UNTUK PENENTUAN ENERGI KEADAAN DASAR DAN KURVA POTENTIAL ENERGY SURFACE MOLEKUL NH3

Abstrak

Komputasi kuantum menawarkan peluang besar dalam bidang kimia dan ilmu material, terutama untuk menyelesaikan masalah yang tidak dapat dipecahkan oleh komputasi klasik. Keunggulan ini berasal dari kemampuannya mengatasi tantangan yang rumit dengan memanfaatkan prinsip-prinsip kuantum seperti entanglement dan superposisi.  Salah satu tantangan utama dalam kimia kuantum adalah menghitung energi keadaan dasar suatu molekul. Pemahaman ini sangat penting untuk kemajuan di berbagai bidang, termasuk pengembangan obat-obatan baru dalam farmasi serta penciptaan material mutakhir dengan sifat yang lebih kompleks.  Melalui kombinasi teknik optimasi klasik dan kuantum, algoritma Variational Quantum Eigensolver (VQE) muncul sebagai solusi yang efisien, khususnya untuk perangkat kuantum skala menengah. Dalam penelitian ini, algoritma VQE diimplementasikan menggunakan perangkat lunak PennyLane untuk menghitung energi keadaan dasar molekul NH₃. Selain itu, studi ini juga mengeksplorasi pemilihan active space guna menyederhanakan kompleksitas komputasi.

Quantum computing offers significant opportunities in the fields of chemistry and materials science, particularly for solving problems that are intractable for classical computation. This advantage stems from its ability to tackle complex challenges by leveraging quantum principles such as entanglement and superposition. One of the major challenges in quantum chemistry is the calculation of a molecule's ground state energy. Understanding this property is crucial for progress in various areas, including the development of new pharmaceutical drugs and the design of advanced materials with complex properties. By combining classical and quantum optimization techniques, the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm has emerged as an efficient solution, especially for Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. In this study, the VQE algorithm is implemented using the PennyLane software framework to calculate the ground state energy of the NH₃ molecule. Additionally, this work explores the selection of the active space to reduce computational complexity.