論文の概要: Experimental Ground-State Energy of a 125-Site Flat Kagome Antiferromagnet via Hamiltonian Engineering on Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.06361v1
- Date: Tue, 08 Jul 2025 19:49:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-10 17:37:43.373312
- Title: Experimental Ground-State Energy of a 125-Site Flat Kagome Antiferromagnet via Hamiltonian Engineering on Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるハミルトニアン工学による125平板カゴメ反強磁性体の地中エネルギー実験
- Authors: Muhammad Ahsan,
- Abstract要約: 反強磁性ハイゼンベルクモデル(KAFH)の下で125サイト平坦な加ゴメ格子の基底状態エネルギーを計算し、実用グレードの量子計算の例を示す。
本稿では,変分量子固有解法(VQE)を局所的(古典的)成分と大域的(量子的)成分に分割して,効率的なハードウェア利用を実現するハイブリッド手法を提案する。
この研究はフラストレーションのある2Dシステムに対するVQEのスケーラビリティを実証し、より深いアンサッツ回路とより大きな格子を用いた将来の研究の基礎を定めている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5874142059884521
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present an instance of utility-grade quantum computation by calculating the ground-state energy of a 125-site flat Kagome lattice under the antiferromagnetic Heisenberg model (KAFH), using IBM's Falcon and Hummingbird quantum processors. For spin-1/2 KAFH, our best per-site ground-state energy estimate reaches -0.417J, and after applying open-boundary corrections, it closely approaches the established thermodynamic value of -0.438J. To achieve this, we propose a hybrid approach that splits the variational quantum eigensolver (VQE) into local (classical) and global (quantum) components for efficient hardware utilization. We further introduce a Hamiltonian engineering strategy that increases coupling on defect triangles to mimic loop-flip dynamics, allowing us to simplify the ansatz while retaining physical accuracy. Using a single-repetition, hardware-efficient ansatz, we entangle up to 103 qubits with high fidelity to determine the Hamiltonian's lowest eigenvalue. This work demonstrates the scalability of VQE for frustrated 2D systems and lays the foundation for future studies using deeper ansatz circuits and larger lattices.
- Abstract（参考訳）: 反強磁性ハイゼンベルクモデル (KAFH) の下で, IBM のFalcon と Hummingbird の量子プロセッサを用いて125 サイト平板カゴメ格子の基底状態エネルギーを計算し,実用グレードの量子計算の例を示す。
スピン1/2 KAFHでは, 地中エネルギー推定値が-0.417Jに達し, 開境界補正を施した後, -0.438Jの確立した熱力学値に近づいた。
そこで本研究では,変分量子固有解法(VQE)を局所的(古典的)成分と大域的(量子的)成分に分割して,効率的なハードウェア利用を実現するハイブリッド手法を提案する。
さらに、欠陥三角形の結合性を高め、ループフリップのダイナミクスを模倣し、物理的精度を維持しながらアンザッツを単純化するハミルトンのエンジニアリング戦略を導入する。
ハードウェア効率の良い単繰り返しアンサッツを用いて、ハミルトンの最小固有値を決定するために、高い忠実度を持つ103キュービットまで絡み合う。
この研究はフラストレーションのある2Dシステムに対するVQEのスケーラビリティを実証し、より深いアンサッツ回路とより大きな格子を用いた将来の研究の基礎を定めている。
関連論文リスト
- Simulating the Antiferromagnetic Heisenberg Model on a Spin-Frustrated Kagome Lattice with the Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver [0.06990493129893112]
反強磁性ハイゼンベルク模型を,高縮退エネルギースペクトルを生じさせる幾何学的にフラストレーションされた構造である,かごめ格子上で研究する。
このシステムをうまくシミュレートするために、コンテキストサブスペース手法を利用した量子ビット削減戦略を用いる。
我々は、リードアウト誤差緩和(REM)、対称性検証(SV)、ゼロノイズ外挿(ZNE)を組み合わせたハイブリッド量子誤り軽減戦略を採用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-14T08:01:34Z) - Orbital-free density functional theory with first-quantized quantum subroutines [0.0]
確率的想像時間進化(PITE)を用いた軌道自由密度汎関数理論(OFDFT)を実現する量子古典ハイブリッドスキームを提案する。
PITEはOFDFTの一部に適用され、各自己整合体(SCF)反復におけるハミルトニアン基底状態を探索する。
ハミルトンの基底状態エネルギーを得るには、回路深さが$O(log N_mathrmg)$が必要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-23T05:34:11Z) - 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) - Simulating electronic structure on bosonic quantum computers [34.84696943963362]
電子ハミルトニアンを、ボゾン量子デバイス上で解ける擬似ボゾン問題にマッピングする方法を提案する。
この研究は、多くのフェルミオン系をシミュレートする新しい経路を確立し、ハイブリッド量子ビット量子デバイスの可能性を強調する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-16T02:04:11Z) - Utilizing Quantum Processor for the Analysis of Strongly Correlated Materials [34.63047229430798]
本研究では,従来の量子クラスター法を量子回路モデルに適用することにより,強い相関関係を解析するための体系的アプローチを提案する。
我々は、クラスタのグリーン関数を計算するためのより簡潔な公式を開発し、複雑な演算ではなく、量子回路上の実数計算のみを必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-03T06:53:48Z) - Assessment of the variational quantum eigensolver: application to the
Heisenberg model [0.0]
反強磁性ハイゼンベルクモデルの基底状態エネルギーを計算するために, ハイブリッド量子古典変動法の大規模シミュレーション結果と解析を行った。
100量子ビットの完全機能量子コンピュータは、比較的小さな誤差で基底状態エネルギーを計算することができると予測する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-13T16:49:04Z) - Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum
algorithms [105.54048699217668]
変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツ(英語版)または変分形式(英語版)とも呼ばれる。
ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだ「解」を導入することで、このアプローチが必ずしも有利であるとは限らないことを示す。
この研究は、より一般的な対称性を破るアンスの開発に向けた第一歩となり、物理学や化学問題への応用に繋がる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-03T18:00:05Z) - Variational Quantum Eigensolver for Frustrated Quantum Systems [0.0]
変分量子固有解法(VQE)は、量子ハミルトニアンによって指定されたエネルギーランドスケープにおける大域最小値を決定するように設計されている。
本稿では、1次元のフェルミオン連鎖を記述するハバード様モデルに対するVQE手法の性能について考察する。
また、ハミルトニアンに対するバレンプラトー現象の研究を行い、この効果の重大性はフェルミオンの量子ビットへの符号化に依存することを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-01T18:00:01Z) - Resource-Optimized Fermionic Local-Hamiltonian Simulation on Quantum
Computer for Quantum Chemistry [6.361119478712919]
フェルミオン系の基底状態エネルギーの収束に向けたVQE進行のブートストラップを可能にする枠組みを提案する。
小インスタンスで最大20%以上のリソース要求の節約が可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-08T17:59:13Z)
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。