論文の概要: Variational Quantum Eigensolver Models of Molecular Quantum Dot Cellular Automata

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.12656v1
• Date: Tue, 14 Oct 2025 15:50:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-15 19:02:32.380345
• Title: Variational Quantum Eigensolver Models of Molecular Quantum Dot Cellular Automata
• Title（参考訳）: 分子量子ドットセルオートマタの変分量子固有解法モデル
• Authors: Nischal Binod Gautam, Enrique P. Blair,
• Abstract要約: 本研究は,QCA回路の基底状態を推定するためのノイズ・中間規模量子 (NISQ) 変動量子固有解器 (VQE) 法について検討する。 VQEは、バイナリワイヤ、インバータ、多数ゲートを含む論理回路をモデル化するために使用される。 現代のNISQハードウェアでは、結果がまだノイズに非常に敏感であるため、ノイズを最小限に抑えるための対策が講じられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Molecular quantum-dot Cellular Automata (QCA) may provide low-power, high-speed computational hardware for processing classical information. Simulation and modeling play an important role in the design of QCA circuits because fully-coherent models of QCA scale exponentially with the number of devices, and such models are severely limited in size. For larger circuits, approximations become necessary. In the era of fault-tolerant quantum computation, however, it may become possible to model large QCA circuits without such limitations. Presently, this work explores the use of the noisy-intermediate scale quantum (NISQ) variational quantum eigensolver (VQE) method for estimating the ground state of QCA circuits. This is relevant because the computational result of a QCA calculation is encoded in the circuit's ground state. In this study, VQE is used to model logic circuits, including binary wires, inverters, and majority gates. VQE models are performed ideal simulators, noisy simulators, and actual quantum hardware. This study demonstrates that VQE may indeed be used to model molecular QCA circuits. It is observed that using modern NISQ hardware, results are still quite sensitive to noise, so measures should be taken to minimize noise. These include simplifying the ansatz circuit whenever possible, and using low-noise hardware.
• Abstract（参考訳）: 分子量子ドットセルラーオートマタ(QCA)は、古典情報を処理するための低消費電力で高速な計算ハードウェアを提供する。 シミュレーションとモデリングはQCA回路の設計において重要な役割を担っている。 より大きな回路では近似が必要である。 しかし、フォールトトレラントな量子計算の時代になると、そのような制限なしに大きなQCA回路をモデル化できるかもしれない。 本研究は,QCA回路の基底状態を推定するためのノイズ・中間規模量子 (NISQ) 変動量子固有解器 (VQE) 法について検討する。 これはQCA計算の計算結果が回路の基底状態に符号化されているためである。 本研究では、VQEを用いてバイナリワイヤ、インバータ、多数ゲートを含む論理回路をモデル化する。 VQEモデルは理想的なシミュレータ、ノイズの多いシミュレータ、実際の量子ハードウェアで実行される。 この研究は、VQEが実際に分子QCA回路のモデル化に用いられていることを証明している。 現代のNISQハードウェアでは、結果がまだノイズに非常に敏感であるため、ノイズを最小限に抑えるための対策が講じられる。 アンザッツ回路を可能な限り単純化し、低ノイズのハードウェアを使用する。

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