論文の概要: Renormalization-group-based preparation of matrix product states on up to 80 qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.24681v1
• Date: Tue, 28 Oct 2025 17:45:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-29 15:35:37.315197
• Title: Renormalization-group-based preparation of matrix product states on up to 80 qubits
• Title（参考訳）: 正規化に基づく最大80量子ビット上の行列積状態の合成
• Authors: Moritz Scheer, Alberto Baiardi, Elisa Bäumer Marty, Zhi-Yuan Wei, Daniel Malz,
• Abstract要約: 量子コンピュータの鍵となる課題は、多くの量子ビットにわたる多体絡み合った状態の効率的な調製である。 再正規化グループ(RG)をベースとした超伝導量子ハードウェアを用いて,行列生成物の状態の生成を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9573380763700712
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A key challenge for quantum computers is the efficient preparation of many-body entangled states across many qubits. In this work, we demonstrate the preparation of matrix product states (MPS) using a renormalization-group(RG)-based quantum algorithm on superconducting quantum hardware. Compared to sequential generation, it has been shown that the RG-based protocol asymptotically prepares short-range correlated MPS with an exponentially shallower circuit depth (when scaling system size), but it is not yet clear for which system sizes it starts to convey an advantage. We thus apply this algorithm to prepare a class of MPS exhibiting a phase transition between a symmetry-protected topological (SPT) and a trivial phase for systems of up to 80 qubits. We find that the reduced depth of the RG-based circuits makes them more resilient to noise, and that they generally outperform the sequential circuits for large systems, as we showcase by measuring string-order-like local expectation values and energy densities. We thus demonstrate that the RG-based protocol enables large-scale preparation of MPS and, in particular, SPT-ordered states beyond the fixed point.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの重要な課題は、多くの量子ビットにわたる多体絡み合った状態の効率的な準備である。 本研究では,超伝導量子ハードウェア上でのリ正規化グループ(RG)に基づく量子アルゴリズムを用いて,行列積状態(MPS)の生成を実証する。 逐次生成と比較して、RGベースのプロトコルは、指数的に浅い回路深度(スケーリングシステムサイズ)で短距離相関MPSを漸近的に作成するが、どのシステムサイズが利点を伝達し始めるかは明らかになっていない。 そこで本アルゴリズムを用いて,最大80量子ビットのシステムに対して,対称性保護位相(SPT)と自明位相の相転移を示すMPSのクラスを作成する。 その結果、RG回路の深度が小さくなればノイズに耐性が増し、ストリングオーダーのような局所的な期待値やエネルギー密度を測定することで、大規模システムにおいてシーケンシャルな回路よりも優れることがわかった。 したがって、RGベースのプロトコルにより、MPSの大規模作成、特にSPT順序付き状態が固定点を超えることを実証する。

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