論文の概要: Exposing a Fatal Flaw in Sample-based Quantum Diagonalization Methods
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.07231v1
- Date: Mon, 13 Jan 2025 11:30:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-14 19:20:13.96119
- Title: Exposing a Fatal Flaw in Sample-based Quantum Diagonalization Methods
- Title（参考訳）: サンプルベース量子対角化法における致命的欠陥の抽出
- Authors: Peter Reinholdt, Karl Michael Ziems, Erik Rosendahl Kjellgren, Sonia Coriani, Stephan P. A. Sauer, Jacob Kongsted,
- Abstract要約: そこで本研究では,QSCI手法が実用性を著しく損なうような基本的な制約に直面していることを示す。
QSCIは原則として、高品質なCI拡張を実現することができるが、新しい決定因子を見つけるのに非効率に苦しむことを実証する。
このことは、QSCIがより効率的な古典的応用に遅れるにつれて、量子化学応用における実用性を妨げている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum Selected Configuration Interaction (QSCI) methods (also known as Sample-based Quantum Diagonalization, SQD) have emerged as promising near-term approaches to solving the electronic Schr\"odinger equation with quantum computers. In this work, we show that QSCI methods face fundamental limitations that severely hinder their practical applicability. Using the nitrogen molecule and the iron-sulfur cluster [2Fe-2S] as examples, we demonstrate that while QSCI can, in principle, yield high-quality CI expansions similar to classical SCI heuristics in some cases, the method struggles with inefficiencies in finding new determinants as sampling repeatedly selects already seen configurations. This inefficiency becomes especially pronounced when targeting high-accuracy results or sampling from an approximate ansatz. In cases where the sampling problem is not present, the resulting CI expansions are less compact than those generated from classical heuristics, rendering QSCI an overall more expensive method. Our findings suggest a fatal flaw in QSCI methods as the inescapable trade-off between finding sufficiently many determinants and generating compact, accurate CI expansions. This ultimately hinders utility in quantum chemistry applications as QSCI falls behind more efficient classical counterparts.
- Abstract（参考訳）: 量子選択型構成相互作用(Quantum Selected Configuration Interaction, QSCI)法(Sample-based Quantum Diagonalization, SQD)は、量子コンピュータを用いて電子シュリンガー方程式を解くための、将来的なアプローチとして登場した。
本研究は,QSCI手法が本手法の適用性を著しく阻害する基本的な制約に直面していることを示す。
窒素分子と鉄硫黄クラスター [2Fe-2S] を例に、QSCIは原理上、古典的なSCIヒューリスティックスに類似した高品質なCI膨張を産み出すことができるが、この方法では、既に見られる構成をサンプリングするときに、新しい決定因子を見つけるのに非効率に苦慮している。
この非効率性は、高精度な結果をターゲットにしたり、近似アンザッツからサンプリングする場合に特に顕著になる。
サンプリング問題が存在しない場合、その結果のCI拡張は古典的ヒューリスティックスから生成されたものよりも小さく、QSCIは全体としてより高価な方法である。
以上の結果から,QSCI手法の致命的な欠陥は,十分な数の行列式を見つけることと,コンパクトで正確なCI拡張を生成することのトレードオフとして示唆された。
これはQSCIがより効率的な古典的応用に遅れるにつれて、量子化学の応用において有用性を妨げている。
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