論文の概要: Efficient Quantum Information-Inspired Ansatz for Variational Quantum Eigensolver Algorithm: Applications to Atomic Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10593v1
- Date: Thu, 14 Aug 2025 12:36:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.310095
- Title: Efficient Quantum Information-Inspired Ansatz for Variational Quantum Eigensolver Algorithm: Applications to Atomic Systems
- Title（参考訳）: 変分量子固有解法アルゴリズムのための効率的な量子情報インスピレーションアンザッツ:原子系への応用
- Authors: Abdul Kalam, Prasenjit Deb, Akitada Sakurai, B. K. Sahoo, V. S. Prasannaa, B. P. Das,
- Abstract要約: 本稿では,変分量子解法(VQE)のための量子情報インスピレーションアンサッツについて述べる。
原子系の基底状態エネルギーの計算における有効性を示す。
最大12キュービット(または12スピン軌道)のノイズレス計算では、提案されたアンザッツは99.99%の精度でエネルギーを得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a quantum information-inspired ansatz for the variational quantum eigensolver (VQE) and demonstrate its efficacy in calculating ground-state energies of atomic systems. Instead of adopting a heuristic approach, we start with an approximate multi-qubit target state and utilize two quantum information-theoretic quantities, i.e., von Neumann entropy and quantum mutual information, to construct our ansatz. The quantum information encoded in the target state helps us to design unique blocks and identify qubit pairs that share maximum quantum correlations among them in the multi-qubit system, thereby enabling us to deterministically place two-qubit entanglers in the suitably constructed parametrized quantum circuit. We find that our approach has the advantage of reduced circuit depth compared to the unitary coupled-cluster (UCC) ansatz (the gold standard for VQE), and yet yields accurate results. To test the performance of our ansatz, we apply it to compute ground-state energies of atomic systems. We find that for up to 12 qubits (or 12 spin orbitals) noiseless calculation, the proposed ansatz yields energies with 99.99% accuracy relative to the complete active space configuration interaction values, while utilizing only two blocks, which contain at most 99% fewer 2-qubit gates than the UCC ansatz.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,変分量子固有解法(VQE)の量子情報に着想を得たアンザッツについて述べる。
ヒューリスティックなアプローチを採用する代わりに、近似的マルチキュービットの目標状態から始め、フォン・ノイマンエントロピーと量子相互情報という2つの量子情報理論量を用いてアンサッツを構築する。
ターゲット状態に符号化された量子情報は、複数の量子ビット系における量子相関の最大値を共有する量子ビット対を設計し、最適に構築されたパラメタライズされた量子回路に2量子エンタングルを決定的に配置するのに役立つ。
本手法は, ユニタリカップリングクラスタ (UCC) アンサッツ (VQE の金標準) と比較して回路深さが小さくなるという利点があり, 正確な結果が得られる。
アンザッツの性能をテストするため,原子系の基底状態エネルギーの計算に応用する。
我々は、最大12キュービット(または12スピン軌道)のノイズレス計算において、提案されたアンサッツは、UCCアンサッツよりも99%少ない2キュービットゲートを含む2ブロックのみを使用しながら、完全なアクティブな空間構成の相互作用値に対して99.99%の精度でエネルギーを得ることを示した。
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