論文の概要: Ground-state reachability for variational quantum eigensolvers: a Rydberg-atom case study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.22387v1
• Date: Fri, 27 Jun 2025 16:53:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-30 21:12:23.296747
• Title: Ground-state reachability for variational quantum eigensolvers: a Rydberg-atom case study
• Title（参考訳）: 変分量子固有解法における基底状態到達性:Rydberg-atom ケーススタディ
• Authors: Juhi Singh, Andreas Kruckenhauser, Rick van Bijnen, Robert Zeier,
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)の到達性条件について,その固有対称性を解析して検討した。 我々は、大域的な制御を持つリドベルグ原子量子シミュレータを考察し、イジングとハイゼンベルクが標的とするハミルトンの基底状態に到達する能力を評価する。 我々のフレームワークはまた、追加の量子リソースの追加や異なる初期状態の選択によって対称性の制限を克服するアプローチを提案する。
• 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: As quantum computing progresses, variational quantum eigensolvers (VQE) for ground-state preparation have become an attractive option in leveraging current quantum hardware. However, a major challenge in implementing VQE is understanding whether a given quantum system can even reach the target ground state. In this work, we study reachability conditions for VQE by analyzing their inherent symmetries. We consider a Rydberg-atom quantum simulator with global controls and evaluate its ability to reach ground states for Ising and Heisenberg target Hamiltonians. Symmetry-based conclusions for a smaller number of qubits are corroborated by VQE simulations, demonstrating the reliability of our approach in predicting whether a given quantum architecture could successfully reach the ground state. Our framework also suggests approaches to overcome symmetry restrictions by adding additional quantum resources or choosing different initial states, offering practical guidance for implementing VQE in quantum simulation architectures. Finally, we illustrate connections to adiabatic state preparation.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングが進むにつれて、基底状態の準備のための変分量子固有解法(VQE)は、現在の量子ハードウェアを活用する上で魅力的な選択肢となっている。 しかしながら、VQEを実装する上での大きな課題は、与えられた量子系がターゲット基底状態に到達できるかどうかを理解することである。 本研究では,VQEの到達可能性条件について,その固有対称性を解析して検討する。 我々は、大域的な制御を持つリドベルグ原子量子シミュレータを考察し、イジングとハイゼンベルクが標的とするハミルトンの基底状態に到達する能力を評価する。 より少ない量子ビットに対する対称性に基づく結論は、VQEシミュレーションによって裏付けられ、与えられた量子アーキテクチャが基底状態に到達できるかどうかを予測する上で、我々のアプローチの信頼性を示す。 また、量子シミュレーションアーキテクチャにVQEを実装するための実践的なガイダンスを提供し、追加の量子リソースの追加や異なる初期状態の選択によって対称性の制限を克服するアプローチを提案する。 最後に,アディバティックな状態準備の関連について解説する。

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