論文の概要: Symmetry-Checking in Band Structure Calculations on a Noisy Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20483v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 14:27:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.786785
• Title: Symmetry-Checking in Band Structure Calculations on a Noisy Quantum Computer
• Title（参考訳）: 雑音量子コンピュータにおけるバンド構造計算における対称性チェッキング
• Authors: Shaobo Zhang, Akib Karim, Harry M. Quiney, Muhammad Usman,
• Abstract要約: 電子バンド構造のバンド交差は、固体系の電子、トポロジカル、輸送特性を決定する上で重要な役割を果たしている。 ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)プロセッサの出現は、材料のバンド構造特性を計算する量子アルゴリズムの開発に大きな関心を喚起した。 NISQデバイス上に2つの異なる構成を持つ二層グラフェンのバンド構造における交差と反交差のバンド対称性を同定する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6327434138210095
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Band crossings in electronic band structures play an important role in determining the electronic, topological, and transport properties in solid-state systems, making them central to both condensed matter physics and materials science. The emergence of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) processors has sparked great interest in developing quantum algorithms to compute band structure properties of materials. While significant research has been reported on computing ground state and excited state energy bands in the presence of noise that breaks the degeneracy, identifying the symmetry at crossing points using quantum computers is still an open question. In this work, we propose a method for identifying the symmetry of bands around crossings and anti-crossings in the band structure of bilayer graphene with two distinct configurations on a NISQ device. The method utilizes eigenstates at neighbouring $\mathbf{k}$ points on either side of the touching point to recover the local symmetry by implementing a character-checking quantum circuit that uses ancilla qubit measurements for a probabilistic test. We then evaluate the performance of our method under a depolarizing noise model, using four distinct matrix representations of symmetry operations to assess its robustness. Finally, we demonstrate the reliability of our method by correctly identifying the correct band crossings of AA-stacked bilayer graphene around $K$ point, using the character-checking circuit implemented on a noisy IBM quantum processor $ibm\_marrakesh$.
• Abstract（参考訳）: 電子バンド構造のバンド交差は、固体系の電子、トポロジカル、輸送特性を決定する上で重要な役割を果たし、凝縮物質物理学と物質科学の両方の中心となる。 ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)プロセッサの出現は、材料のバンド構造特性を計算する量子アルゴリズムの開発に大きな関心を喚起した。 縮退を破るノイズの存在下では、基底状態と励起状態エネルギーバンドに関する重要な研究が報告されているが、量子コンピュータを用いて交差点の対称性を特定することは、まだ未解決の問題である。 本研究では,NISQデバイス上に2つの異なる構成を持つ二層グラフェンのバンド構造における交差と反交差のバンド対称性を同定する手法を提案する。 この方法は、接点の両側にある$\mathbf{k}$点の固有状態を利用して、確率的試験にアンシラ量子ビット測定を用いる文字チェック量子回路を実装することで局所対称性を回復する。 そこで,本手法を非偏極雑音モデルで評価し,対称性演算の4つの行列表現を用いてその頑健性を評価する。 最後に、雑音の多いIBM量子プロセッサ$ibm\_marrakesh$に実装された文字チェック回路を用いて、AAスタック二層グラフェンの正確なバンド交差を$K$ポイントで正確に同定することにより、本手法の信頼性を実証する。

関連論文リスト

• Solving graph problems using permutation-invariant quantum machine learning [35.99391901074448]
  量子機械学習では、アンザッツは問題の特定の対称性に対応するように調整することができる。 簡単な構成法で量子回路に対称性を組み込む方法を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-19T06:44:03Z)
• Phase transitions, symmetries, and tunneling in Kerr parametric oscillators [37.69303106863453]
  KPOにおける基底状態および励起状態量子相転移の開始について検討する。 量子相転移に関連する臨界点を特定し,エネルギースペクトルとトンネル力学への影響を解析する。 我々の研究は、ロバスト量子状態の工学、量子力学制御、量子位相遷移の開始に関する洞察と臨界量子センシングへの示唆を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-21T18:00:19Z)
• Variational Quantum Subspace Construction via Symmetry-Preserving Cost Functions [39.58317527488534]
  低次エネルギー状態の抽出のための削減部分空間を反復的に構築するために,対称性保存コスト関数に基づく変動戦略を提案する。 概念実証として, 基底状態エネルギーと電荷ギャップの両方を対象とし, 提案アルゴリズムをH4鎖とリング上で検証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-25T20:33:47Z)
• Computational Characterization of Symmetry-Protected Topological Phases in Open Quantum Systems [0.0]
  ゲート忠実度(英: Gate fidelity)は、測定に基づく量子計算の計算能力の尺度である。 非局所文字列順序パラメータの和によって与えられるアイデンティティゲートの忠実度が重要な役割を果たすことを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-28T17:00:17Z)
• Quantum State Transfer in Interacting, Multiple-Excitation Systems [41.94295877935867]
  量子状態伝達(QST)は、あるノードから別のノードへの量子情報のコヒーレントな通過を記述する。 高忠実度QSTを与えるハミルトニアンの発見を可能にするモンテカルロ法について述べる。 その結果生まれたJaynes-Cummings-Hubbardと周期的なAndersonモデルは、原則として、効率的なQSTを提供するための適切なハードウェアで設計することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-10T23:46:35Z)
• 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)
• Efficient quantum algorithms for testing symmetries of open quantum systems [17.55887357254701]
  量子力学では、対称性を利用して物理的遷移を識別することで自由度を除去することができる。 従来の研究は、忠実度に基づく対称性測定によって対称性を確かめるための量子アルゴリズムの考案に重点を置いてきた。 量子コンピュータ上で効率よく実装可能な量子アルゴリズムの代替対称性試験法を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-05T18:05:26Z)
• Approximate Equivalence Checking of Noisy Quantum Circuits [8.36229449571485]
  NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)計算領域における等価性チェックの問題について検討する。 量子回路の近似同値性の概念は、Jamiolkowski の忠実度に基づいて定義される。 理想量子回路と雑音実装の間の忠実度を計算するために,雑音数が異なる状況を想定した2つのアルゴリズムを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-22T05:47:41Z)
• Symmetry assisted preparation of entangled many-body states on a quantum computer [0.0]
  量子コンピュータ上での相関多体系を記述した絡み合った状態を構築する手法を提案する。 固有値の離散集合が知られている作用素を用いて、QPEアプローチは、絡み合った状態の射手として機能する測定が続く。 これらの状態は、さらなる量子またはハイブリッド量子古典処理の入力として使用することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-11T14:59:22Z)

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。