論文の概要: An Error Mitigated Non-Orthogonal Quantum Eigensolver via Shadow Tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.16008v2
• Date: Wed, 23 Apr 2025 16:39:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:52.803551
• Title: An Error Mitigated Non-Orthogonal Quantum Eigensolver via Shadow Tomography
• Title（参考訳）: シャドウトモグラフィーによる誤差低減非直交量子固有解法
• Authors: Hang Ren, Yipei Zhang, Wendy M. Billings, Rebecca Tomann, Nikolay V. Tkachenko, Martin Head-Gordon, K. Birgitta Whaley,
• Abstract要約: 本稿では,非直交量子固有解法(NOQE)を用いて,量子デバイスの構造計算を行う。 測定コストは基準状態の数で2次ではなく直線的にスケールし、必要なキュービットと回路深さを半分に削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5286618155612892
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a shadow-tomography-enhanced Non-Orthogonal Quantum Eigensolver (NOQE) for more efficient and accurate electronic structure calculations on near-term quantum devices. By integrating shadow tomography into the NOQE, the measurement cost scales linearly rather than quadratically with the number of reference states, while also reducing the required qubits and circuit depth by half. This approach enables extraction of all matrix elements via randomized measurements and classical postprocessing. We analyze its sample complexity and show that, for small systems, it remains constant in the high-precision regime, while for larger systems, it scales linearly with the system size. We further apply shadow-based error mitigation to suppress noise-induced bias without increasing quantum resources. Demonstrations on the hydrogen molecule in the strongly correlated regime achieve chemical accuracy under realistic noise, showing that our method is both resource-efficient and noise-resilient for practical quantum chemistry simulations in the near term.
• Abstract（参考訳）: 近距離量子デバイス上でのより効率的かつ正確な電子構造計算のために,非直交量子固有解器 (NOQE) を提案する。 シャドウトモグラフィーをNOQEに統合することにより、測定コストは基準状態の2乗ではなく線形にスケールし、必要なキュービットと回路深さを半分に削減する。 このアプローチは、ランダム化測定と古典的後処理により、すべての行列要素の抽出を可能にする。 サンプルの複雑さを解析し、小型システムの場合、高精度なシステムでは一定であり、大型システムではシステムサイズと線形にスケールすることを示した。 さらに、影に基づく誤差緩和を適用し、量子資源を増大させることなくノイズ誘起バイアスを抑制する。 強相関状態における水素分子の実証は, 現実的な雑音下での化学的精度を実現し, 近い将来の実用的な量子化学シミュレーションにおいて, 資源効率と耐雑音性の両方を実証した。

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