論文の概要: Spectral subspace extraction via incoherent quantum phase estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14744v1
• Date: Thu, 16 Oct 2025 14:49:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.906605
• Title: Spectral subspace extraction via incoherent quantum phase estimation
• Title（参考訳）: 非コヒーレント量子位相推定によるスペクトル部分空間抽出
• Authors: Stefano Scali, Josh Kirsopp, Antonio Márquez Romero, Michał Krompiec,
• Abstract要約: 量子位相推定(QPE)はハミルトン固有値の抽出のための基礎となるアルゴリズムである。 我々は、進化のハミルトン生成子の状態(DOS)の密度を推定するQPEのアンサンブルに基づく定式化を採用する。 我々は、DOS-QPEを回路プリミティブとして、対称性適応型入力アンサンブルと高度なスペクトル再構成技術で拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum phase estimation (QPE) is a cornerstone algorithm for extracting Hamiltonian eigenvalues, but its standard form targets individual eigenstates and requires carefully prepared coherent inputs. To overcome these limitations, we adopt an ensemble-based formulation of QPE that estimates the density of states (DOS) of the Hamiltonian generator of the evolution. This approach, which we refer to as DOS-QPE, builds on a prior formulation introduced by one of the authors. In this work, we present DOS-QPE as a circuit primitive, extending it with symmetry-adapted input ensembles and advanced spectrum reconstruction techniques. This variant of QPE enables natural access to thermodynamic properties, symmetry-resolved spectral functions, and features relevant to quantum many-body systems. We demonstrate its performance on fermionic models and nuclear Hamiltonians by casting the spectrum reconstruction problem as a quadratic program solved via compressed sensing. These use cases highlight the potential of DOS-QPE for early fault-tolerant quantum simulations in spectroscopy, electronic structure, and nuclear theory.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定(QPE)はハミルトン固有値を抽出するための基礎的なアルゴリズムであるが、その標準形は個々の固有状態をターゲットにしており、慎重に準備されたコヒーレント入力を必要とする。 これらの制限を克服するために、進化のハミルトン生成子の状態(DOS)の密度を推定するQPEのアンサンブルに基づく定式化を採用する。 DOS-QPEと呼ばれるこのアプローチは、著者の1人が導入した事前の定式化に基づいている。 本研究では、DOS-QPEを回路プリミティブとして、対称適応入力アンサンブルと高度なスペクトル再構成技術で拡張する。 このQPEの変種は、熱力学特性、対称性分解スペクトル関数、および量子多体系に関連する特徴への自然アクセスを可能にする。 本研究では, フェルミオンモデルと核ハミルトニアンに対して, スペクトル再構成問題を圧縮センシングにより解く二次的プログラムとしてキャストすることで, その性能を実証する。 これらのユースケースは、分光、電子構造、核理論における初期のフォールトトレラント量子シミュレーションにおけるDOS-QPEの可能性を強調している。

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