論文の概要: Correlated Purification for Restoring $N$-Representability in Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10789v1
• Date: Thu, 13 Nov 2025 20:25:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.326939
• Title: Correlated Purification for Restoring $N$-Representability in Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションにおける$N$-表現性回復のための相関的精製
• Authors: Yuchen Wang, Irma Avdic, Michael Rose, Lillian I. Payne Torres, Anna O. Schouten, Kevin J. Sung, David A. Mazziotti,
• Abstract要約: 本稿では,半定値プログラミングに基づく相関的な浄化フレームワークを提案し,ノイズのない非物理的2電子RDMに精度を回復する。 この方法は、多電子エネルギーと測定された2-RDMの変化の核ノルムを最小化する双目的最適化を実行する。 大型水素鎖のフェミオン陰影トモグラフィーへの応用では, 相関精製によりエネルギーと2-RDMの誤差が大幅に減少する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.572076686962106
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Classical shadow tomography offers a scalable route to estimating properties of quantum states, but the resulting reduced density matrices (RDMs) often violate constraints that ensure they represent $N$-electron states -- known as $N$-representability conditions -- because of statistical and hardware noise. We present a correlated purification framework based on semidefinite programming to restore accuracy to these noisy, unphysical two-electron RDMs. The method performs a bi-objective optimization that minimizes both the many-electron energy and the nuclear norm of the change in the measured 2-RDM. The nuclear norm, often employed in matrix completion, promotes low-rank, physically meaningful corrections to the 2-RDM, while the energy term acts as a regularization term that can improve the purity of the ground state. While the method is particularly effective for the ground state, it can also be applied to excited and non-stationary states by decreasing the weight of the energy relative to the error norm. In an application to fermionic shadow tomography of large hydrogen chains, correlated purification yields substantial reductions in both energy and 2-RDM error, achieving chemical accuracy across dissociation curves. This framework provides a robust strategy for tomography in many-body quantum simulations.
• Abstract（参考訳）: 古典的なシャドウトモグラフィーは量子状態の性質を推定するためのスケーラブルな経路を提供するが、結果として密度行列(RDM)が減少し、統計的およびハードウェアノイズのためにN$-電子状態(N$-representability condition)と呼ばれる)を表すことを保証する制約にしばしば違反する。 本稿では, 半定値プログラミングに基づく相関的な浄化フレームワークを提案し, ノイズの多い非物理的2電子RDMに精度を回復する。 この方法は、多電子エネルギーと測定された2-RDMの変化の核ノルムを最小化する双目的最適化を実行する。 原子核のノルムは、しばしばマトリックスの完成に使われ、低ランクで物理的に意味のある2-RDMの補正を促進する一方、エネルギー項は基底状態の純度を改善するための正規化項として機能する。 この方法は基底状態に対して特に有効であるが、誤差ノルムに対するエネルギーの重みを減らして励起状態や非定常状態にも適用することができる。 大型水素鎖のフェミオン陰影トモグラフィーへの応用では、相関的な精製によりエネルギーと2-RDMの誤差が大幅に減少し、解離曲線の化学的精度が向上する。 このフレームワークは、多体量子シミュレーションにおけるトモグラフィーの堅牢な戦略を提供する。

関連論文リスト

• Constrained Shadow Tomography for Molecular Simulation on Quantum Devices [11.572076686962106]
  本稿では,制約付きシャドウトモグラフィのための双方向半定値プログラミング手法を提案する。 この方法は$N$で表現可能な2-RDMを構築し、影の測定とエネルギーの最小化のバランスをとる。 数値的およびハードウェア的な結果は、このアプローチが精度、耐雑音性、拡張性を大幅に改善することを示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-11-12T20:24:43Z)
• Bootstrapping the Electronic Structure of Quantum Materials [0.0]
  本稿では,2電子還元密度行列(2-RDM)理論の周期的一般化について述べる。 翻訳対称性を利用して計算スケーリングを大幅に削減する。 本研究では, 水素鎖, ジスルフィドモリブデン, 酸化ニッケルに理論を適用することにより, このアプローチの有効性を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-31T17:04:41Z)
• Experimental demonstration of Robust Amplitude Estimation on near-term quantum devices for chemistry applications [36.136619420474766]
  本研究では,IBM量子デバイス上でのロバスト振幅推定(RAE)のハードウェア実装について検討する。 一量子および二量子ハミルトニアン系に対する量子化学への応用を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-01T13:42:01Z)
• Enhanced Shadow Tomography of Molecular Excited States from Enforcing $N$-representability Conditions by Semidefinite Programming [0.0]
  本稿では,2電子還元密度行列 (2-RDM) 上の物理制約と古典的影トモグラフィーを組み合わせることで,励起状態の処理を行うアルゴリズムを提案する。 この手法は、(i)シャドウトモグラフィと呼ばれるランダムサンプリング手法により量子状態を近似することにより、量子コンピュータ上の多電子2-RDMの測定数を減少させる。 我々はH$_4$鎖の励起状態エネルギーと2-RDMを計算し、円錐交差を介してガウシェ-1,3-ブタジエンからビシクロブタンへの光励起反応経路の臨界点を解析した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-20T17:27:48Z)
• Quantum-centric strong and dynamical electron correlation: A resource-efficient second-order $N$-electron valence perturbation theory formulation for near-term quantum devices [0.0]
  本稿では, 短期量子デバイスにおけるStrongly-Contracted $N$-Electron Valence Perturbation Theory (SC-NEVPT2) の高効率実装について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-24T10:37:31Z)
• Estimation of electrostatic interaction energies on a trapped-ion quantum computer [29.884106383002205]
  トラップイオン量子コンピュータを用いた静電相互作用エネルギーのハードウェア実装について述べる。 量子コンピュータは、活性空間内の近似基底状態を生成するために使用される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-22T14:46:41Z)
• Fewer measurements from shadow tomography with $N$-representability conditions [0.0]
  N$-representabilityの制約を課すことにより,多体系の影トモグラフィにおいて少ない測定値を実現するアルゴリズムを提案する。 その結果、短期量子デバイス上での量子多体シミュレーションへの重要な応用による測定回数の大幅な削減が示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-18T21:23:16Z)
• Quantum Algorithms for Simulating Nuclear Effective Field Theories [38.88664371914129]
  我々は、量子ビットとゲートコストを推定するために最先端のハミルトンシミュレーション法を用いて、低エネルギー有効場理論をシミュレートする。 ピオンレス EFT はシミュレートに最もコストがかかりにくく、続いて1ピオン交換理論(英語版)、そして動的ピオン理論(英語版)が続く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-08T20:09:28Z)
• Quantum-Classical Hybrid Algorithm for the Simulation of All-Electron Correlation [58.720142291102135]
  本稿では、分子の全電子エネルギーと古典的コンピュータ上の特性を計算できる新しいハイブリッド古典的アルゴリズムを提案する。 本稿では,現在利用可能な量子コンピュータ上で,化学的に関連性のある結果と精度を実現する量子古典ハイブリッドアルゴリズムの能力を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-22T18:00:00Z)
• Benchmarking adaptive variational quantum eigensolvers [63.277656713454284]
  VQEとADAPT-VQEの精度をベンチマークし、電子基底状態とポテンシャルエネルギー曲線を計算する。 どちらの手法もエネルギーと基底状態の優れた推定値を提供する。 勾配に基づく最適化はより経済的であり、勾配のない類似シミュレーションよりも優れた性能を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:52:04Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。