論文の概要: Closed-loop calculations of electronic structure on a quantum processor and a classical supercomputer at full scale

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.00224v1
• Date: Fri, 31 Oct 2025 19:42:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 16:37:26.681342
• Title: Closed-loop calculations of electronic structure on a quantum processor and a classical supercomputer at full scale
• Title（参考訳）: 量子プロセッサと古典スーパーコンピュータにおける電子構造の閉ループ計算
• Authors: Tomonori Shirakawa, Javier Robledo-Moreno, Toshinari Itoko, Vinay Tripathi, Kento Ueda, Yukio Kawashima, Lukas Broers, William Kirby, Himadri Pathak, Hanhee Paik, Miwako Tsuji, Yuetsu Kodama, Mitsuhisa Sato, Constantinos Evangelinos, Seetharami Seelam, Robert Walkup, Seiji Yunoki, Mario Motta, Petar Jurcevic, Hiroshi Horii, Antonio Mezzacapo,
• Abstract要約: 量子コンピュータは、古典的なコンピュータと協調して動作し、実用的な問題に対する量子優位性を約束しなければならない。 ここでは,量子および古典的ハイパフォーマンスコンピューティングを含む電子構造の中で,最大規模の電子構造を実現するために,スーパーコンピュータ全体とオンプレミスに展開する量子プロセッサを用いる。 我々は、量子プロセッサと152,064の古典ノード間の閉ループワークフローを設計し、正確な対角化の範囲を超えて化学モデルの電子構造を近似する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2679168206984062
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers must operate in concert with classical computers to deliver on the promise of quantum advantage for practical problems. To achieve that, it is important to understand how quantum and classical computing can interact together, and how one can characterize the scalability and efficiency of hybrid quantum-classical workflows. So far, early experiments with quantum-centric supercomputing workflows have been limited in scale and complexity. Here, we use a Heron quantum processor deployed on premises with the entire supercomputer Fugaku to perform the largest computation of electronic structure involving quantum and classical high-performance computing. We design a closed-loop workflow between the quantum processors and 152,064 classical nodes of Fugaku, to approximate the electronic structure of chemistry models beyond the reach of exact diagonalization, with accuracy comparable to some all-classical approximation methods. Our work pushes the limits of the integration of quantum and classical high-performance computing, showcasing computational resource orchestration at the largest scale possible for current classical supercomputers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、古典的なコンピュータと協調して動作し、実用的な問題に対する量子優位性を約束しなければならない。 これを実現するためには、量子コンピューティングと古典コンピューティングがどのように相互作用するか、どのようにしてハイブリッド量子古典ワークフローのスケーラビリティと効率を特徴付けることができるのかを理解することが重要である。 これまでのところ、量子中心のスーパーコンピュータワークフローによる初期の実験は、スケールと複雑さに制限があった。 ここでは,スーパーコンピュータである復学とともにオンプレミスに展開されたHeron量子プロセッサを用いて,量子および古典的高性能コンピューティングを含む電子構造の最大計算を行う。 我々は、量子プロセッサと152,064の古典ノード間のクローズドループワークフローを設計し、化学モデルの電子構造を正対角化の範囲を超えて近似し、全古典近似法に匹敵する精度で設計する。 我々の研究は、量子コンピューティングと古典的ハイパフォーマンスコンピューティングの統合の限界を推し進め、計算資源のオーケストレーションを、現在ある古典的スーパーコンピュータの最大規模で示す。

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