論文の概要: Adaptive time Compressed QITE (ACQ) and its geometrical interpretation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.15781v1
• Date: Fri, 17 Oct 2025 16:04:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-20 20:17:34.704321
• Title: Adaptive time Compressed QITE (ACQ) and its geometrical interpretation
• Title（参考訳）: 適応時間圧縮QITE(ACQ)とその幾何学的解釈
• Authors: Alberto Acevedo Meléndez, Carmen G. Almudéver, Miguel Angel Garcia-March, Rafael Gómez-Lurbe, Luca Ion, Mohit Lal Bera, Rodrigo M. Sanz, Somayeh Mehrabankar, Tanmoy Pandit, Armando Pérez, Andreu Anglés-Castillo,
• Abstract要約: 本稿では,アルゴリズム実行時間と回路深さの低減に基礎となる幾何特性を利用する新しいQITEアルゴリズムを提案する。 QITEアルゴリズムから推定したユニタリ演算子を近似することで深度低減を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Preparing the ground state of a given Hamiltonian is a computational task of interest in many fields, such as material science, chemistry and even some optimization problems, to name a few. Efficiently preparing ground states for large, strongly correlated systems is a challenging task for both classical and quantum hardware. Drawing from classical optimization methods, e.g. dynamical optimization techniques, one may deduce the spectral decomposition in manner that avoids direct spectral decomposition and is amenable to Trotterization methods. An instance of the latter is ground state preparation by Imaginary Time Evolution (ITE), understood in physical terms as a natural cooling process. Its quantum version QITE (Quantum Imaginary Time Evolution) aims at implementing ITE in a quantum computer. In this paper we introduce a novel QITE algorithm, which leverages underlying geometric properties for algorithm-runtime and circuit depth reduction. This will materialize in the form of an iterative Line Search approach for minimization of energy as well as a Newton's method approach for the deduction of the optimal time-steps for each iteration of QITE. The depth-reduction will be carried out via approximating the resulting unitary operator estimated from the QITE algorithm with unitary operator which is an element of a one-parameter group; making expressible as a single unitary in a quantum circuit. Furthermore, we perform a numerical study to stablish the scaling of fidelities with the different truncation parameters and give gate counts estimates for each.
• Abstract（参考訳）: 与えられたハミルトニアンの基底状態を作成することは、物質科学、化学、さらにはいくつかの最適化問題など、多くの分野に関心を持つ計算タスクである。 大規模で強い相関を持つシステムの基底状態の効率的な作成は、古典的および量子的ハードウェアの双方にとって難しい課題である。 古典的な最適化手法、例えば動的最適化手法から、直接スペクトル分解を避ける方法でスペクトル分解を推論し、トロッタライズ法に適応することができる。 後者の例はImaginary Time Evolution (ITE)による基底状態の準備であり、物理的には自然冷却過程として理解されている。 その量子バージョンQITE(Quantum Imaginary Time Evolution)は、量子コンピュータにITEを実装することを目的としている。 本稿では,アルゴリズム実行時間と回路深さの低減に基礎となる幾何特性を利用する新しいQITEアルゴリズムを提案する。 これは、エネルギーの最小化のための反復線形探索法と、QITEの各反復に対して最適な時間ステップを導出するためのニュートン法という形で実現される。 QITEアルゴリズムから推定したユニタリ演算子を1パラメータ群の要素であるユニタリ演算子で近似し、量子回路における単一ユニタリとして表現可能とする。 さらに,異なるトラルケーションパラメータでフィデリティのスケーリングを安定化し,それぞれにゲート数の推定値を与える数値的研究を行った。

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