論文の概要: Probabilistic imaginary-time evolution in state-vector-based and shot-based simulations and on quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.04958v1
• Date: Mon, 07 Apr 2025 11:45:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-08 14:09:31.065007
• Title: Probabilistic imaginary-time evolution in state-vector-based and shot-based simulations and on quantum devices
• Title（参考訳）: 状態ベクトルベースおよびショットベースシミュレーションおよび量子デバイスにおける確率的想像時間進化
• Authors: Satoshi Ejima, Kazuhiro Seki, Benedikt Fauseweh, Seiji Yunoki,
• Abstract要約: 量子コンピュータにおけるテンソルネットワークと量子モンテカルロアルゴリズムにおいて重要な技術であるImaginary-time Evolutionが最近量子コンピューティングに応用されている。 我々は,量子状態ベクトルを統計誤差なく直接計算する状態ベクトルシミュレーションの文脈で,その定式化を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22499166814992436
• License:
• Abstract: Imaginary-time evolution, an important technique in tensor network and quantum Monte Carlo algorithms on classical computers, has recently been adapted to quantum computing. In this study, we focus on probabilistic imaginary-time evolution (PITE) algorithm and derive its formulation in the context of state-vector-based simulations, where quantum state vectors are directly used to compute observables without statistical errors. We compare the results with those of shot-based simulations, which estimate observables through repeated projective measurements. Applying the PITE algorithm to the Heisenberg chain, we investigate optimal initial conditions for convergence. We further demonstrate the method on the transverse-field Ising model using a state-of-the-art trapped-ion quantum device. Finally, we explore the potential of error mitigation in this framework, highlighting practical considerations for near-term digital quantum simulations.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータにおけるテンソルネットワークと量子モンテカルロアルゴリズムにおいて重要な技術であるImaginary-time Evolutionが最近量子コンピューティングに応用されている。 本研究では,確率論的想像時間進化(PITE)アルゴリズムに着目し,その定式化を状態ベクトルに基づくシミュレーションの文脈で導出する。 この結果とショットベースシミュレーションの結果を比較し,観測対象を連続的な射影測定により推定する。 PITEアルゴリズムをハイゼンベルク連鎖に適用し、収束の初期条件を最適に検討する。 さらに、最先端のトラップイオン量子デバイスを用いた横フィールドイジングモデルについて、その手法を実証する。 最後に, この枠組みにおける誤り軽減の可能性について検討し, 短期ディジタル量子シミュレーションの実践的考察を強調した。

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