論文の概要: Quasiparticle pairing encoding of atomic nuclei for quantum annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10118v1
• Date: Sat, 11 Oct 2025 08:50:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:29.793905
• Title: Quasiparticle pairing encoding of atomic nuclei for quantum annealing
• Title（参考訳）: 量子アニールのための原子核の準粒子対符号化
• Authors: Emanuele Costa, Axel Pérez-Obiol, Javier Menéndez, Arnau Rios, Artur García-Sáez, Bruno Juliá-Díaz,
• Abstract要約: 我々は、ペアリングヌクレオンモードに基づく符号化方式を解析する。 以上の結果から,CNOTゲート数において最大3桁の計算上の利点が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing is emerging as a promising tool in nuclear physics. However, the cost of encoding fermionic operators hampers the application of algorithms in current noisy quantum devices. In this work, we analyze an encoding scheme based on pairing nucleon modes. This approach significantly reduces the complexity of the encoding, while maintaining a high accuracy for the ground states of semimagic nuclei across the $sd$ and $pf$ shells and for tin isotopes. In addition, we also explore the encoding ability to describe open-shell nuclei within the above configuration spaces. When this scheme is applied to a trotterized quantum adiabatic evolution, our results demonstrate a computational advantage of up to three orders of magnitude in CNOT gate count compared to the standard Jordan-Wigner encoding. Our approach paves the way for efficient quantum simulations of nuclear structure using quantum annealing, with applications to both digital and hybrid quantum computing platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、核物理学における有望なツールとして登場しつつある。 しかし、フェルミオン演算子の符号化コストは、現在のノイズ量子デバイスにおけるアルゴリズムの適用を妨げている。 本研究では,ペアリングヌクレオンモードに基づく符号化方式を解析する。 このアプローチは、$sd$および$pf$シェルとスズ同位体の半磁性核基底状態の高精度を維持しながら、符号化の複雑さを著しく低減する。 さらに、上記の構成空間内でオープンシェル核を記述するエンコーディング機能についても検討する。 このスキームがトロッター化量子アディバティック進化に適用された場合、この結果は標準ジョルダン・ウィグナー符号と比較して最大3桁のCNOTゲート数で計算上の優位性を示す。 提案手法は, 量子アニールを用いた原子核構造の効率的な量子シミュレーションの手法と, デジタルおよびハイブリッド量子コンピューティングプラットフォームへの応用である。

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