論文の概要: Bridging Theory and Practice in Quantum Game Theory: Optimized Implementation of the Battle of the Sexes with Error Mitigation on NISQ Hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.09050v1
- Date: Tue, 12 Aug 2025 16:10:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-13 21:07:34.498073
- Title: Bridging Theory and Practice in Quantum Game Theory: Optimized Implementation of the Battle of the Sexes with Error Mitigation on NISQ Hardware
- Title（参考訳）: 量子ゲーム理論におけるブリッジ理論と実践: NISQハードウェア上での誤り軽減を伴う性の戦いの最適化実装
- Authors: Germán Díaz Agreda, Carlos Andres Duran Paredes, Mateo Buenaventura Samboni, Jhon Alejandro Andrade, Sebastián Andrés Cajas Ordoñez,
- Abstract要約: 我々は,IBM Quantumのibm シャーブルック超伝導プロセッサ上でのセクシーズの戦いを初めて実験的に実現した例の1つを提示する。
本稿では,実時間トポロジとキャリブレーションデータに基づいて,キュービットペアを動的に選択し,ルーティングを最適化するガイド回路マッピング(GCM)手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Implementing quantum game theory on real hardware is challenging due to noise, decoherence, and limited qubit connectivity, yet such demonstrations are essential to validate theoretical predictions. We present one of the first full experimental realizations of the Battle of the Sexes game under the Eisert-Wilkens-Lewenstein (EWL) framework on IBM Quantum's ibm sherbrooke superconducting processor. Four quantum strategies (I, H, $R(\pi/4)$, $R(\pi)$) were evaluated across 31 entanglement values $\gamma \in [0, \pi]$ using 2048 shots per configuration, enabling a direct comparison between analytical predictions and hardware execution. To mitigate noise and variability, we introduce a Guided Circuit Mapping (GCM) method that dynamically selects qubit pairs and optimizes routing based on real-time topology and calibration data. The analytical model forecasts up to $108\%$ payoff improvement over the classical equilibrium, and despite hardware-induced deviations, experimental results with GCM preserve the expected payoff trends within $3.5\%$-$12\%$ relative error. These findings show that quantum advantages in strategic coordination can persist under realistic NISQ conditions, providing a pathway toward practical applications of quantum game theory in multi-agent, economic, and distributed decision-making systems.
- Abstract（参考訳）: 実際のハードウェア上で量子ゲーム理論を実装することは、ノイズ、デコヒーレンス、量子ビット接続の制限により困難であるが、そのような実証は理論的な予測を検証するのに不可欠である。
我々は、IBM Quantumのibm シャーブルック超伝導プロセッサ上で、Eysert-Wilkens-Lewenstein (EWL) フレームワークの下で、セックスの戦いを初めて実験的に実現した例の1つを提示する。
4つの量子戦略(I, H, $R(\pi/4)$, $R(\pi)$)を31の絡み合い値$\gamma \in [0, \pi]$で評価し,解析的予測とハードウェア実行を直接比較した。
ノイズと可変性を緩和するため,実時間トポロジとキャリブレーションデータに基づくルーティングを動的に選択し,ルーティングを最適化するガイド回路マッピング(GCM)手法を提案する。
分析モデルは古典的均衡よりも最大108\%$ペイオフの改善を予測し、ハードウェアによる偏差にもかかわらず、GCMによる実験結果は3.5\%$-12\%$相対誤差で期待されるペイオフ傾向を保っている。
これらの結果から,NISQの現実的な条件下では,戦略的コーディネートにおける量子的優位性が持続し,マルチエージェント,経済,分散意思決定システムにおける量子ゲーム理論の実践的応用への道筋が示唆された。
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