論文の概要: Minimum measurements quantum protocol for band structure calculation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04389v1
- Date: Thu, 06 Nov 2025 14:18:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.447013
- Title: Minimum measurements quantum protocol for band structure calculation
- Title（参考訳）: バンド構造計算のための最小測定量子プロトコル
- Authors: Michal Krejčí, Lucie Krejčí, Ijaz Ahamed Mohammad, Martin Plesch, Martin Friák,
- Abstract要約: そこで本研究では,キュービット数によらず,測定設定数を最大で3つに削減するプロトコルを提案する。
これは、キュービット数でスケールしない数少ないプロトコルの1つである。
2次元CuO$$2乗格子(3bits)と2層グラフェン(4bits)の2種類のシステム上での性能を示す。
- 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: Protocols for quantum measurement are an essential part of quantum computing. Measurements are no longer confined to the final step of computation but are increasingly embedded within quantum circuits as integral components of noise-resilient algorithms. However, each observable typically requires a distinct measurement basis, often demanding a different circuit configuration. As the number of such configurations typically grows with the number of qubits, different measurement configurations constitute a major bottleneck. Focusing on electronic structure calculations in crystalline systems, we propose a measurement protocol that maximally reduces the number of measurement settings to just three, independent of the number of qubits. This makes it one of the few known protocols that do not scale with qubit number. In particular, we derive the measurement protocol from the symmetries of tight-binding (TB) Hamiltonians and implement it within the Variational Quantum Deflation (VQD) algorithm. We demonstrate its performance on two systems, namely a two-dimensional CuO$_2$ square lattice (3 qubits) and bilayer graphene (4 qubits). The protocol can be generalized to more complex many-body Hamiltonians with high symmetry, providing a potential path toward future demonstrations of quantum advantage.
- Abstract（参考訳）: 量子計測のためのプロトコルは、量子コンピューティングの重要な部分である。
測定はもはや計算の最終段階に限らず、ノイズ耐性アルゴリズムの積分成分として量子回路に組み込まれている。
しかしながら、それぞれの可観測性は一般に異なる測定基準を必要とし、しばしば異なる回路構成を必要とする。
このような構成の数は一般に量子ビットの数で増加するので、異なる測定構成が大きなボトルネックとなる。
本稿では, 結晶系の電子構造計算に着目し, 量子ビット数によらず, 測定設定数を最大で3つに減らす測定プロトコルを提案する。
これは、キュービット数でスケールしない数少ないプロトコルの1つである。
特に、タイトバインディング(TB)ハミルトニアンの対称性から測定プロトコルを導出し、変分量子デフレレーション(VQD)アルゴリズムで実装する。
2次元CuO$_2$2乗格子 (3 qubits) と2層グラフェン (4 qubits) の2種類のシステム上での性能を示す。
このプロトコルは、高対称性を持つより複雑な多体ハミルトニアンに一般化することができ、将来の量子優位性の実証への潜在的経路を提供する。
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