論文の概要: Uniformity Bias in Ground-State Sampling Induced by Replica Alignment in Quantum Monte Carlo for Quantum Annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.10566v1
• Date: Sun, 12 Oct 2025 12:23:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.012407
• Title: Uniformity Bias in Ground-State Sampling Induced by Replica Alignment in Quantum Monte Carlo for Quantum Annealing
• Title（参考訳）: 量子アニーリング用モンテカルロにおけるレプリカアライメントによる地中サンプリングにおける均一性バイアス
• Authors: Naoki Maruyama, Masayuki Ohzeki, Kazuyuki Tanaka,
• Abstract要約: 量子モンテカルロ(QMC)は量子システムをシミュレートするために広く使われている。 QMCは,QAの偏り分布とは異なり,均一な基底状態の確率を生成することを示す。 このバイアスは、ケーク構成のエネルギー的抑制とエントロピー的還元によって引き起こされるレプリカアライメントに由来する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.688204255655161
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum annealing (QA) with a transverse field often fails to sample degenerate ground states fairly, limiting applicability to problems requiring diverse optimal solutions. Although Quantum Monte Carlo (QMC) is widely used to simulate QA, its ability to reproduce such unfair ground-state sampling remains unclear because stochastic and coherent quantum dynamics differ fundamentally. We quantitatively evaluate how accurately QMC reproduces the sampling bias in QA by comparing the final ground-state distributions from the QMC master equation and the Schr\"odinger equation. We find QMC tends to produce uniform ground-state probabilities, unlike QA's biased distribution, and that this uniformity bias strengthens as annealing proceeds. Our analysis reveals that this bias originates from replica alignment -- the dominance of configurations in which all Trotter replicas coincide -- caused by the energetic suppression and entropic reduction of kink configurations (replica mismatches). These findings clarify a fundamental limitation of discrete-time QMC in faithfully simulating QA dynamics, highlighting the importance of replica correlations and transition rules in achieving realistic ground-state sampling.
• Abstract（参考訳）: 逆場を持つ量子アニール(QA)は、多種多様な最適解を必要とする問題に対する適用性を制限し、退化状態の標本化に失敗することが多い。 量子モンテカルロ(QMC)はQAをシミュレートするために広く用いられているが、確率的およびコヒーレントな量子力学が根本的に異なるため、そのような不公平な基底状態サンプリングを再現する能力は不明確である。 我々は,QMCマスター方程式とSchr\odinger方程式の最終的な基底状態分布を比較し,QAにおけるサンプリングバイアスの再現精度を定量的に評価した。 QMCは、QAの偏り分布とは異なり、均一な基底状態の確率を生成する傾向にあり、この均一性バイアスは、熱処理が進むにつれて強くなる。 我々の分析によると、このバイアスは、すべてのトロッターレプリカが一致する構成の優位性であるレプリカアライメント(英語版)に起因している。 これらの結果は,QAダイナミクスを忠実にシミュレートする上での離散時間QMCの基本的な限界を明らかにし,現実的な基底状態サンプリングを実現する上でのレプリカ相関と遷移規則の重要性を強調した。

関連論文リスト

• From VQE To SQD: Modern Quantum Algorithms For The Electronic Structure Problem [0.0]
  本論文は,電子状態エネルギー推定のためのサンプリングベース量子アルゴリズムについて考察する。 変分量子固有解法(VQE)の短期的な代替手段として、量子選択構成相互作用(QSCI)とサンプルベース量子対角化(SQD)に焦点を当てている。 この分析は、IBMの127キュービットのIBM Brisbaneプロセッサ上でのシミュレーション、ハードウェアキャリブレーションによるノイズ研究、実行を通じて検証される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-25T20:39:14Z)
• Cyclic Variational Quantum Eigensolver: Escaping Barren Plateaus through Staircase Descent [4.517663944296433]
  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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-16T13:54:03Z)
• Quantum Sequential Universal Hypothesis Testing [62.751483592497806]
  量子仮説テスト(QHT)は、未知の量子状態の統計的推測に関するものである。 本稿では, 量子シーケンシャルユニバーサルテスト(QSUT)を紹介し, 合成仮説の一般的な場合において, シーケンシャルQHTのための新しいフレームワークを提案する。 QSUTは普遍的推論に基づいて構築され、仮説空間の探索を目的とした適応的局所測定と、最大判別に最適化された共同測定とを交互に行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-29T12:50:04Z)
• Ground or Excited State: a State-Specific Variational Quantum Eigensolver for Them All [0.0]
  変分量子固有解法 (VQE) は、量子デバイスにおける分子エネルギーを決定できるゲーミングプラットフォームを提供する。 我々は,同じ足場における基底状態と励起状態を扱う統一VQEフレームワークを提案する。 最適化の各ステップにおける参照の純度を維持する完全対称スピンスカラーユニタリの概念を導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-21T13:39:58Z)
• Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
  我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。 サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。 格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-12T15:06:32Z)
• Fermionic approach to variational quantum simulation of Kitaev spin models [50.92854230325576]
  キタエフスピンモデルは、自由フェルミオンへの写像を通じて、あるパラメータ状態において正確に解けることで知られている。 古典的なシミュレーションを用いて、このフェルミオン表現を利用する新しい変分アンザッツを探索する。 また、量子コンピュータ上での非アベリアオンをシミュレートするための結果の意味についてもコメントする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-11T18:00:01Z)
• Amplifying quantum correlations with quench dynamics in a quantum spin chain: Steady-states versus ground-states [0.0]
  我々はスピン-1/2逆磁場XY鎖における定常量子相関(QC)の挙動を解析的に分析する。 定常QCは基底状態の平衡状態よりも著しく大きいことを示す。 我々の研究は、現在のトラップイオンまたは超低温原子実験のクラスで検証できるかもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-13T15:05:27Z)
• Sampling Overhead Analysis of Quantum Error Mitigation: Uncoded vs. Coded Systems [69.33243249411113]
  パウリの誤差は、多数の現実的な量子チャネルの中で最も低いサンプリングオーバーヘッドをもたらすことを示す。 我々はQEMと量子チャネル符号化を併用する手法を考案し、純粋なQEMと比較してサンプリングオーバーヘッドの低減を解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-15T15:51:27Z)
• Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via fluctuation-dissipation relations [77.34726150561087]
  固有状態熱化仮説(ETH)は、閉量子多体系の平衡へのアプローチの普遍的なメカニズムを提供する。 本稿では, ゆらぎ・散逸関係の出現を観測し, 量子シミュレータのフルETHを探索する理論に依存しない経路を提案する。 我々の研究は、量子シミュレータにおける熱化を特徴づける理論に依存しない方法を示し、凝縮物質ポンプ-プローブ実験をシミュレーションする方法を舗装する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-20T18:00:02Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。