論文の概要: Cyclic Variational Quantum Eigensolver: Escaping Barren Plateaus through Staircase Descent
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13096v1
- Date: Tue, 16 Sep 2025 13:54:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-17 17:50:53.115457
- Title: Cyclic Variational Quantum Eigensolver: Escaping Barren Plateaus through Staircase Descent
- Title（参考訳）: 周期的変量量子固有解法:ステアケースの老化によるバレン高原の脱出
- Authors: Hao Zhang, Ayush Asthana,
- Abstract要約: 本稿では, 高精度な基底状態量子シミュレーションのためのハードウェア効率のよいフレームワークであるCVQEを紹介する。
CVQEは測定駆動フィードバックサイクルを組み込むことで従来のVQEから離脱する。
CVQEは, 相関系間の化学精度を一貫して維持し, 固定されたUCCSDを数桁の精度で上回り, 良好な精度とコストのトレードオフを実現することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.517663944296433
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce the Cyclic Variational Quantum Eigensolver (CVQE), a hardware-efficient framework for accurate ground-state quantum simulation on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. CVQE departs from conventional VQE by incorporating a measurement-driven feedback cycle: Slater determinants with significant sampling probability are iteratively added to the reference superposition, while a fixed entangler (e.g., single-layer UCCSD) is reused throughout. This adaptive reference growth systematically enlarges the variational space in most promising directions, avoiding manual ansatz or operator-pool design, costly searches, and preserving compile-once circuits. The strategy parallels multi-reference methods in quantum chemistry, while remaining fully automated on quantum hardware. Remarkably, CVQE exhibits a distinctive staircase-like descent pattern, where successive energy drops sharply signal efficient escape from barren plateaus. Benchmarks show that CVQE consistently maintains chemical precision across correlation regimes, outperforms fixed UCCSD by several orders of magnitude, and achieves favorable accuracy-cost trade-offs compared to the Selected Configuration Interaction. These results position CVQE as a scalable, interpretable, and resource-efficient paradigm for near-term quantum simulation.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ノイズの多い中規模量子(NISQ)デバイス上での基底状態量子シミュレーションのためのハードウェア効率のよいフレームワークであるCVQEを紹介する。
CVQEは、測定駆動フィードバックサイクルを組み込んで従来のVQEから離脱する: かなりのサンプリング確率を持つ後続の行列式を基準重畳に反復的に付加し、固定エンタングル(例えば単層UCCSD)を全層に再利用する。
この適応的な参照成長は、手動のアンサッツや演算子プール設計を避け、高価な検索を行い、コンパイルオンス回路を保存することで、最も有望な方向の変動空間を体系的に拡大する。
この戦略は、量子化学におけるマルチ参照手法と並行して、量子ハードウェア上で完全に自動化されている。
顕著なことに、CVQEは階段のような独特の降下パターンを示し、連続したエネルギーがバレン高原から効率的に脱出する。
ベンチマークの結果,CVQEは相関系間の化学精度を一貫して維持し,数桁の精度で固定UCCSDを上回り,選択された構成相互作用と比較して良好な精度とコストのトレードオフを達成している。
これらの結果は、CVQEを短期量子シミュレーションのためのスケーラブルで解釈可能で資源効率のよいパラダイムとして位置づけている。
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