論文の概要: Towards Compact Wavefunctions from Quantum-Selected Configuration Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.02525v2
- Date: Wed, 10 Sep 2025 16:21:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-11 15:16:52.174317
- Title: Towards Compact Wavefunctions from Quantum-Selected Configuration Interaction
- Title（参考訳）: 量子選択型構成相互作用による小型波動関数の実現に向けて
- Authors: Tim Weaving, Angus Mingare, Alexis Ralli, Peter V. Coveney,
- Abstract要約: 量子選択構成相互作用(QSCI)におけるハミルトン時間進化を利用したアルゴリズムを提案する。
我々は、QSCIが以前批判された点であるコンパクト性について、結果の波動関数を評価する。
この結果は、時間進化した量子状態の実験的な軌道占有率を用いて、単一の励起と二重励起を予測する構成サンプリングスキームによって達成される。
- 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: A recent direction in quantum computing for molecular electronic structure sees the use of quantum devices as configuration sampling machines integrated within high-performance computing (HPC) platforms. This appeals to the strengths of both the quantum and classical hardware; where state-sampling is classically hard, the quantum computer can provide computational advantage in the selection of high quality configuration subspaces, while the final molecular energies are evaluated by solving an interaction matrix on HPC and is therefore not corrupted by hardware noise. In this work, we present an algorithm that leverages stochastic Hamiltonian time evolution in Quantum-Selected Configuration Interaction (QSCI), with multireference perturbation theory capturing missed correlations outside the configuration subspace. The approach is validated through a hardware demonstration utilising 42 qubits of an IQM superconducting device to calculate the potential energy curve of the inorganic silane molecule, SiH4 using a 6-31G atomic orbital basis set, under a stretching of the Si-H bond length. We assess the resulting wavefunctions for compactness, a point on which QSCI has previously been criticised. At large separations, where static correlation dominates, we find a configuration space more than 200 times smaller than that obtained from a conventional SCI selection criterion yields comparable energies. We also compare against the best-in-class Heatbath Configuration Interaction algorithm and observe similar wavefunction compactness at convergence. This result is achieved with a configuration sampling scheme that uses the experimental orbital occupancies of a time-evolved quantum state to predict likely single and double excitations away from existing configurations to bias the subspace expansion procedure.
- Abstract（参考訳）: 分子電子構造のための量子コンピューティングの最近の方向性は、量子デバイスをハイパフォーマンスコンピューティング(HPC)プラットフォームに統合された構成サンプリングマシンとして利用している。
量子コンピュータは、HPC上の相互作用行列を解くことで最終的な分子エネルギーが評価され、したがってハードウェアノイズによって破壊されないのに対して、高品質な構成部分空間の選択において計算上の優位性を提供することができる。
本研究では,量子選択型構成相互作用(QSCI)における確率的ハミルトン時間進化を利用するアルゴリズムを提案する。
この手法は、IQM超伝導装置の42量子ビットを用いたハードウェア実証により、Si-H結合長の伸張の下で、6-31G原子軌道基底セットを用いて、無機シラン分子SiH4のポテンシャルエネルギー曲線を計算することによって検証される。
我々は、QSCIが以前批判された点であるコンパクト性について、結果の波動関数を評価する。
静的な相関が支配的な大規模な分離では、従来のSCI選択基準の200倍以上の小さい構成空間が、同等のエネルギーをもたらす。
また,最高級ヒートバス構成相互作用アルゴリズムと比較し,収束時の同様の波動関数のコンパクトさを観察する。
この結果は、時間進化した量子状態の実験的な軌道占有率を用いて、既存の構成から単一の励起と二重励起を予測し、部分空間展開手順を偏見する構成サンプリングスキームによって達成される。
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