論文の概要: Advancing quantum simulations of nuclear shell model with noise-resilient protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11689v1
• Date: Wed, 16 Apr 2025 01:13:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-24 22:30:49.323603
• Title: Advancing quantum simulations of nuclear shell model with noise-resilient protocols
• Title（参考訳）: 耐雑音性プロトコルを用いた核殻モデルの量子シミュレーションの促進
• Authors: Nifeeya Singh, Pooja Siwach, P. Arumugam,
• Abstract要約: 核多体問題の解法における計算上の制限のいくつかは、量子コンピュータを利用することで克服できる。 原子核の性質に関する深い洞察を提供する核シェルモデル計算は、資源の要求が高い場合である。 我々は、ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスの性能を活用して、核シェルモデルのための量子回路を開発する。
• 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: Some of the computational limitations in solving the nuclear many-body problem could be overcome by utilizing quantum computers. The nuclear shell-model calculations providing deeper insights into the properties of atomic nuclei, is one such case with high demand for resources as the size of the Hilbert space grows exponentially with the number of particles involved. Quantum algorithms are being developed to overcome these challenges and advance such calculations. To develop quantum circuits for the nuclear shell-model, leveraging the capabilities of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. We aim to minimize resource requirements (specifically in terms of qubits and gates) and strive to reduce the impact of noise by employing relevant mitigation techniques. We achieve noise resilience by designing an optimized ansatz for the variational quantum eigensolver (VQE) based on Givens rotations and incorporating qubit-ADAPT-VQE in combination with variational quantum deflation (VQD) to compute ground and excited states incorporating the zero-noise extrapolation mitigation technique. Furthermore, the qubit requirements are significantly reduced by mapping the basis states to qubits using Gray code encoding and generalizing transformations of fermionic operators to efficiently represent manybody states. By employing the noise-resilient protocols, we achieve the ground and excited state energy levels of 38Ar and 6Li with better accuracy. These energy levels are presented for noiseless simulations, noisy conditions, and after applying noise mitigation techniques. Results are compared for Jordan Wigner and Gray code encoding using VQE, qubit-ADAPT-VQE, and VQD. Our work highlights the potential of noise-resilient protocols to leverage the full potential of NISQ devices in scaling the nuclear shell model calculations.
• Abstract（参考訳）: 核多体問題の解法における計算上の制限のいくつかは、量子コンピュータを利用することで克服できる。 原子核の性質について深い洞察を与える核シェルモデル計算は、ヒルベルト空間のサイズが、関連する粒子の数とともに指数関数的に増加するにつれて、資源の需要が高い場合である。 量子アルゴリズムはこれらの課題を克服し、その計算を進めるために開発されている。 ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスの性能を活用して、核シェルモデルのための量子回路を開発する。 我々は,資源要件(特に量子ビットとゲート)を最小化し,関連する緩和技術を用いて騒音の影響を低減することを目的としている。 本研究では, 変分量子固有解器 (VQE) のための最適化アンサッツの設計と, 変分量子デフレレーション (VQD) と組み合わせて qubit-ADAPT-VQE を組み込むことにより, ゼロノイズ外挿緩和法を取り入れた基底および励起状態の計算を行うことにより, ノイズレジリエンスを実現する。 さらに、基底状態をグレイ符号符号化を用いてキュービットにマッピングし、フェルミオン作用素の変換を一般化することにより、多くの体の状態を効率的に表現することで、クビット要求を著しく低減する。 耐雑音性プロトコルを用いることで,38Arおよび6Liの基底および励起状態エネルギーレベルを精度良く達成する。 これらのエネルギーレベルは、ノイズのないシミュレーション、ノイズのある条件、およびノイズ緩和技術の適用後に提示される。 結果は、VQE、qubit-ADAPT-VQE、VQDを用いてJordan Wigner と Gray の符号を比較した。 我々の研究は、核シェルモデル計算のスケールにおいて、NISQデバイスの潜在能力を最大限活用するための耐雑音性プロトコルの可能性を強調した。

関連論文リスト

• Quantum simulations of nuclear resonances with variational methods [1.740992908651449]
  この研究は、非エルミート・ハミルトニアンと互換性のある変分フレームワークを開発することで、量子アルゴリズムを用いて核共鳴をシミュレートすることを目的としている。 複雑なスケーリング手法を用いて、古典的な共鳴位置を抽出し、2段階のアルゴリズムを用いて量子シミュレーションに適応する。 その結果、核系の共鳴現象をシミュレートするためのスケーラブルで効率的な量子フレームワークが確立された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-16T01:01:56Z)
• Near-Term Fermionic Simulation with Subspace Noise Tailored Quantum Error Mitigation [0.0]
  本稿では,SNT(Subspace Noise Tailoring)アルゴリズムを導入し,Symmetry Verification(SV)とPEC(Probabilistic Error Cancellation)QEM(Probabilistic Error Cancellation)の低バイアスを効率よく組み合わせた。 様々な局所フェルミオン-量子ビット符号化を用いて,スピン-1/2フェルミ-ハバードモデル(FHM)の時間発展をシミュレーションし,本手法の性能について検討した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-14T18:20:54Z)
• Noise-resistant adaptive Hamiltonian learning [30.632260870411177]
  データ解析と量子状態シミュレーションのための適応型ハミルトン学習(AHL)モデルを提案し、低効率性などの問題を克服する。 AHLに基づく雑音耐性量子ニューラルネットワーク(RQNN)を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-14T11:12:59Z)
• Efficient charge-preserving excited state preparation with variational quantum algorithms [33.03471460050495]
  本稿では、対称性と対応する保存電荷をVQDフレームワークに組み込むために設計された電荷保存型VQD(CPVQD)アルゴリズムを紹介する。 その結果、高エネルギー物理学、核物理学、量子化学への応用が示された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-18T10:30:14Z)
• Near-optimal decoding algorithm for color codes using Population Annealing [44.99833362998488]
  回復操作を高い確率で行うデコーダを実装した。 異なる雑音モデルの下で4.8.8色符号格子上でのデコーダ性能について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-06T18:17:42Z)
• Compressed-sensing Lindbladian quantum tomography with trapped ions [44.99833362998488]
  量子システムの力学を特徴づけることは、量子情報プロセッサの開発における中心的な課題である。 従来の欠点を緩和するLindbladian quantum tomography(LQT)の2つの改良点を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-12T09:58:37Z)
• Enhancing Quantum Variational Algorithms with Zero Noise Extrapolation via Neural Networks [0.4779196219827508]
  変分量子固有解法(VQE)は複雑な量子問題を解くための有望なアルゴリズムである。 量子デバイスにおけるノイズのユビキタスな存在は、しばしばVQE結果の正確さと信頼性を制限する。 本稿では,VQE計算におけるゼロノイズ外挿(ZNE)にニューラルネットワークを利用する新しい手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-10T15:35:41Z)
• Mitigating Errors on Superconducting Quantum Processors through Fuzzy Clustering [38.02852247910155]
  新しいQuantum Error Mitigation(QEM)技術では、Fizzy C-Meansクラスタリングを使用して測定エラーパターンを特定できる。 実 NISQ 5-qubit 量子プロセッサのサブセットとして得られた 2-qubit レジスタ上で,この手法の原理的検証を報告する。 我々は、FCMベースのQEM技術により、単一および2ビットゲートベースの量子回路の期待値が合理的に改善できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-02T14:02:45Z)
• RobustState: Boosting Fidelity of Quantum State Preparation via Noise-Aware Variational Training [25.856061402981496]
  量子状態の準備には、量子ビットからターゲット量子状態を生成することが含まれる。 本稿では,高ロバスト性と高トレーニング効率を組み合わせた新しいVQSPトレーニング手法であるRobustStateを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-27T17:55:50Z)
• Error Mitigation-Aided Optimization of Parameterized Quantum Circuits: Convergence Analysis [42.275148861039895]
  変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズプロセッサを介して量子アドバンテージを得るための最も有望な経路を提供する。 不完全性とデコヒーレンスによるゲートノイズは、バイアスを導入して勾配推定に影響を与える。 QEM(Quantum error mitigation)技術は、キュービット数の増加を必要とせずに、推定バイアスを低減することができる。 QEMは必要な反復回数を減らすことができるが、量子ノイズレベルが十分に小さい限りである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-23T10:48:04Z)
• Variational Quantum Pulse Learning [28.040754288931897]
  本稿では,学習タスクに量子パルスを直接学習するための新しいパラダイムである変分量子パルス(VQP)を提案する。 VQPは、最適化フレームワークにおいて、パルスの振幅を引いて押すことで変動量子パルスを操作する。 我々は,NISQ(ノイズ中間量子)コンピュータにおけるノイズに対する頑健性を維持している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-31T17:58:13Z)
• Simulating noisy variational quantum eigensolver with local noise models [4.581041382009666]
  変分量子固有解法 (VQE) は, 近時雑音中規模量子コンピュータにおいて量子優位性を示すことを約束している。 VQEの中心的な問題はノイズ、特に物理ノイズが現実的な量子コンピュータに与える影響である。 本稿では,様々な局所雑音モデルを用いた数値シミュレーションにより,VQEアルゴリズムの雑音効果を系統的に検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-28T08:51:59Z)
• Quantum circuit architecture search for variational quantum algorithms [88.71725630554758]
  本稿では、QAS(Quantum Architecture Search)と呼ばれるリソースと実行時の効率的なスキームを提案する。 QASは、よりノイズの多い量子ゲートを追加することで得られる利点と副作用のバランスをとるために、自動的にほぼ最適アンサッツを求める。 数値シミュレータと実量子ハードウェアの両方に、IBMクラウドを介してQASを実装し、データ分類と量子化学タスクを実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-20T12:06:27Z)
• Mitigating realistic noise in practical noisy intermediate-scale quantum devices [0.5872014229110214]
  量子エラー緩和(QEM)は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスに不可欠である。 従来のQEM方式の多くは、各ゲートの前後にノイズが現れる離散ゲートベース回路を前提としている。 新たなQEM法により効果的に抑制できることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-14T16:51:35Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。