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Simulating electron transfer on noisy quantum computers

Gajewski, Marvin und Somoza, Alejandro und Schmiedinghoff, Gary und Stadler, Pascal und Marthaler, Michael und Horstmann, Birger (2026) Simulating electron transfer on noisy quantum computers. Nature Communications, 17 (4779). Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41467-026-73700-1. ISSN 2041-1723.

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Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41467-026-73700-1

Kurzfassung

While simple spin-boson models have been realized on quantum hardware, simulating extended electronic networks with local vibrational environments remains a fundamental challenge in the presence of non-equilibrium, long-lived electronic-vibrational (vibronic) coherence. We present a framework for the digital-analog simulation of open quantum systems governed by Hamiltonians with linear-vibronic coupling (LVC) and structured vibrational environments. Our approach exploits the intrinsic dissipation of qubits in near-term quantum hardware as a resource to emulate vibrational relaxation, combined with a model-specific error mitigation scheme to filter out noise sources incompatible with the target open system. We validate our strategy by resolving the vibronic transfer spectra of a one-dimensional donor-acceptor chain on IBM superconducting processors, reproducing non-Markovian dynamics and scaling the chain length up to 10 electronic sites, an unprecedented scale for chemical dynamics on quantum computers. Our model of vibronic electron transfer offers a portable, application-oriented benchmark for simulating long-lived entangled states on NISQ computers.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225319/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Simulating electron transfer on noisy quantum computers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gajewski, Marvinmarvin.gajewski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8130-6698223447928
Somoza, Alejandroalejandro.somoza (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmiedinghoff, Garygary.schmiedinghoff (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2259-7365223447932
Stadler, Pascalpascal.stadler (at) quantumsimulations.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Marthaler, Michaelmichael.marthaler (at) quantumsimulations.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578223447933
Datum:28 Mai 2026
Erschienen in:Nature Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:17
DOI:10.1038/s41467-026-73700-1
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2041-1723
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Computing, Electron Transfer, Open Quantum Systems, Batteries, Electrochemistry
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung, QC - BASIQ
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Hinterlegt von: Gajewski, Marvin
Hinterlegt am:12 Aug 2026 14:39
Letzte Änderung:12 Aug 2026 14:39

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