論文の概要: A simple method for seniority-zero quantum state preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.21679v1
• Date: Fri, 29 Aug 2025 14:47:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-01 19:45:11.083652
• Title: A simple method for seniority-zero quantum state preparation
• Title（参考訳）: 老化ゼロ量子状態生成のための簡単な方法
• Authors: Michal Krompiec, Josh J. M. Kirsopp, Antonio Márquez Romero, Vicente Perez Soloviev,
• Abstract要約: 軌道最適化されたペアクラスタ・ダブルス (oo-pCCD) 法は,多くの強い相関を持つ一重項状態の静的な相関特性を記述可能であることを示す。 以上の結果から,UpCCDアンザッツに鉛直なoo-pCCD振幅を置換することにより,エチレン,エチン,ジニトロゲンの多結合解離モデルに対する高忠実度一重項状態の調製が可能であることが示唆された。
• 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: Quantum Phase Estimation (QPE), the quantum algorithm for estimating eigenvalues of a given Hermitian matrix and preparing its eigenvectors, is considered the most promising approach to finding the ground states and their energies of electronic systems using a quantum computer. It requires, however, to be warm--started from an initial state with sufficiently high overlap with the ground state. For strongly-correlated states, where QPE is expected to have advantage over classical methods, preparation of such initial states requires deep quantum circuits and/or expensive hybrid quantum-classical optimization. It is well-known that orbital-optimized paired Coupled Cluster Doubles (oo-pCCD) method can describe the static correlation features of many strongly correlated singlet states. We show that pCCD and its unitary counterpart, UpCCD, become equivalent in the limit of small amplitudes if the amplitude matrix is sufficiently sparse. We demonstrate that substituting leading oo-pCCD amplitudes into the UpCCD Ansatz allows to prepare high-fidelity singlet states for models of multiple-bond dissociation in ethene, ethyne and dinitrogen, as well as for 1D Hubbard models at half-filling, with very shallow circuits. We envisage our method to be of general use for approximate preparation of singlet states for Quantum Phase Estimation and related algorithms.
• Abstract（参考訳）: 与えられたエルミート行列の固有値を推定し、その固有ベクトルを作成する量子位相推定(QPE)は、量子コンピュータを用いて電子系の基底状態とそのエネルギーを見つけるための最も有望なアプローチと考えられている。 しかし、初期状態から暖かく開始する必要があり、基底状態と十分に重なる。 QPEが古典的手法よりも有利であると期待されている強い相関状態の場合、そのような初期状態の準備には深い量子回路や高価なハイブリッド量子古典最適化が必要である。 軌道最適化ペア結合クラスタダブル (oo-pCCD) 法は,多くの強い相関を持つ一重項状態の静的相関特性を記述できることが知られている。 振幅行列が十分にスパースである場合、pCCDとその単体であるUpCCDは、小さな振幅の極限において等価となることを示す。 以上の結果から,UpCCDアンザッツに先行するoo-pCCD振幅を置換することにより,エチレン,エチン,ジニトロゲンの多結合解離モデルや,半充填時の1次元ハバードモデルに対して,非常に浅い回路で高忠実度一重項状態が生成できることが示されている。 本手法は,量子位相推定および関連アルゴリズムのための一重項状態の近似的準備に一般的に用いられるものであることを示唆する。

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