論文の概要: Utility-Scale Quantum State Preparation: Classical Training using Pauli Path Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.02428v1
• Date: Thu, 02 Oct 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-06 16:35:52.108721
• Title: Utility-Scale Quantum State Preparation: Classical Training using Pauli Path Simulation
• Title（参考訳）: 実用規模の量子状態準備:パウリパスシミュレーションを用いた古典的トレーニング
• Authors: Cheng-Ju Lin, Hrant Gharibyan, Vincent P. Su,
• Abstract要約: パウリパスシミュレーションを用いて、量子多体ハミルトニアンの基底状態を作成するためにパラメタライズド回路を変動的に取得する。 パウリパスシミュレーションの結果を、利用可能なときの正確な基底状態エネルギーと、密度行列再正規化群計算に対してベンチマークする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.19116784879310023
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We use Pauli Path simulation to variationally obtain parametrized circuits for preparing ground states of various quantum many-body Hamiltonians. These include the quantum Ising model in one dimension, in two dimensions on square and heavy-hex lattices, and the Kitaev honeycomb model, all at system sizes of one hundred qubits or more, beyond the reach of exact state-vector simulation, thereby reaching utility scale. We benchmark the Pauli Path simulation results against exact ground-state energies when available, and against density-matrix renormalization group calculations otherwise, finding strong agreement. To further assess the quality of the variational states, we evaluate the magnetization in the x and z directions for the quantum Ising models and compute the topological entanglement entropy for the Kitaev honeycomb model. Finally, we prepare approximate ground states of the Kitaev honeycomb model with 48 qubits, in both the gapped and gapless regimes, on Quantinuum's System Model H2 quantum computer using parametrized circuits obtained from Pauli Path simulation. We achieve a relative energy error of approximately $5\%$ without error mitigation and demonstrate the braiding of Abelian anyons on the quantum device beyond fixed-point models.
• Abstract（参考訳）: パウリパスシミュレーションを用いて、様々な量子多体ハミルトニアンの基底状態を作成するためにパラメタライズド回路を変動的に取得する。 これには1次元の量子イジングモデル、平方格子とヘビーヘックス格子上の2次元、およびキタエフ・ハニカムモデルが含まれ、いずれも100キュービット以上のシステムサイズで、正確な状態ベクトルシミュレーションの範囲を超えて、実用規模に達する。 パウリパスシミュレーションの結果は、利用可能なときの正確な基底状態エネルギーと、密度行列再正規化群計算とを比較し、強い一致を見出した。 さらに変動状態の品質を評価するために,量子イジングモデルのx,z方向の磁化を評価し,北エブハニカムモデルのトポロジ的絡み合いエントロピーを計算する。 最後に,パウリパスシミュレーションから得られたパラメタライズド回路を用いたQuantinuumのシステムモデルH2量子コンピュータ上で,48量子ビットのハニカムモデルの近似基底状態を作成する。 誤差緩和なしで約5\%の相対エネルギー誤差を達成し、固定点モデルを超えた量子デバイス上のアベリア電子のブレイディングを実証する。

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