論文の概要: Quantum Seniority-based Subspace Expansion: Linear Combinations of Short-Circuit Unitary Transformations for Efficient Quantum Measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01061v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 02:06:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.523596
• Title: Quantum Seniority-based Subspace Expansion: Linear Combinations of Short-Circuit Unitary Transformations for Efficient Quantum Measurements
• Title（参考訳）: 量子精度に基づく部分空間拡大:効率的な量子測定のための短絡ユニタリ変換の線形結合
• Authors: Smik Patel, Praveen Jayakumar, Tao Zeng, Artur F. Izmaylov,
• Abstract要約: 量子 SENiority-based Subspace Expansion (Q-SENSE) は、量子古典的なハイブリッドアルゴリズムである。 量子デバイス上にハミルトン行列要素を構築し、その結果の固有値問題を古典的に解く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5194067017943755
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum SENiority-based Subspace Expansion (Q-SENSE) is a hybrid quantum-classical algorithm that interpolates between the Variational Quantum Eigensolver (VQE) and Configuration Interaction (CI) methods. It constructs Hamiltonian matrix elements on a quantum device and solves the resulting eigenvalue problem classically. This seniority-symmetry-based approach reduces one of the primary limitations of VQE on near-term quantum hardware - circuit depth - by exchanging lower circuit complexity for the need to compute additional matrix elements. Unlike other expansion-based methods - such as Quantum Subspace Expansion (QSE), Quantum Krylov Subspace Expansion, and the Non-orthogonal Quantum Eigensolver - Q-SENSE leverages symmetry-induced orthogonality to construct basis states in distinct symmetry sectors. This not only guarantees orthogonality but also reduces the number of Hamiltonian terms that must be measured, as many terms are zero between different symmetry subspaces. By systematically combining symmetry principles with matrix-based techniques, Q-SENSE offers a scalable and resource-efficient potential route to quantum advantage on near-term quantum devices and in the early fault-tolerant regime.
• Abstract（参考訳）: Quantum SENiority-based Subspace Expansion (Q-SENSE) は、変分量子固有解法 (VQE) と構成相互作用法 (CI) を補間するハイブリッド量子古典的アルゴリズムである。 量子デバイス上にハミルトン行列要素を構築し、結果の固有値問題を古典的に解く。 この年長対称性に基づくアプローチは、追加の行列要素を計算するために低回路の複雑さを交換することで、短期量子ハードウェア(回路深さ)におけるVQEの主要な制限の1つを減らす。 量子部分空間拡張(QSE)や量子クリロフ部分空間拡張(英語版)、非直交量子固有解法(英語版)など、他の拡張ベースの方法とは異なり、Q-SENSEは対称性によって誘導される直交性を利用して、異なる対称性セクターの基底状態を構成する。 これは直交性を保証するだけでなく、多くの項が異なる対称性部分空間の間のゼロであるため、測定しなければならないハミルトン項の数を減少させる。 対称性の原理と行列ベースの手法を体系的に組み合わせることで、Q-SENSEは、短期量子デバイスや初期のフォールトトレラントな状態において、スケーラブルでリソース効率の良い量子優位への潜在的経路を提供する。

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