論文の概要: Excited state preparation on a quantum computer through adiabatic light-matter coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22324v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 10:54:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.523832
• Title: Excited state preparation on a quantum computer through adiabatic light-matter coupling
• Title（参考訳）: 断熱光物質結合による量子コンピュータの励起状態生成
• Authors: Hugh G. A. Burton, Maria-Andreea Filip,
• Abstract要約: 電子と光子との明示的な結合を利用した低濃度励起状態の断熱的状態生成法について述べる。 我々のアプローチは、初めて光学的にアクセス可能な励起状態に収束し、光子偏光を変化させることで、異なる対称性セクターをターゲットにすることができる。
• 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: Quantum computing has the potential to transform simulations of quantum many-body problems at the heart of electronic structure theory. Efficient quantum algorithms to compute the eigenstates of fermionic Hamiltonians, such as quantum phase estimation, rely critically on high-accuracy initial state preparation. While several state preparation algorithms have been proposed for fermionic ground states, the preparation of excited states remains a major challenge, limiting the applicability of quantum algorithms to photochemistry and photophysics. In this contribution, we describe a physically motivated adiabatic state preparation technique for low-lying excited states using the explicit coupling between electrons and photons. Our approach systematically converges to the first optically accessible excited state and can target different symmetry sectors by changing the photon polarization. We demonstrate the preparation of high-fidelity excited states for the Hubbard model and methylene molecule across a range of correlation regimes, and perform a successful hardware implementation for a model Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、電子構造理論の中心にある量子多体問題のシミュレーションを変換する可能性がある。 量子位相推定のようなフェルミオンハミルトニアンの固有状態を計算する効率的な量子アルゴリズムは、高精度な初期状態の準備に批判的に依存する。 フェルミオン基底状態に対するいくつかの状態準備アルゴリズムが提案されているが、励起状態の準備は依然として大きな課題であり、量子アルゴリズムの光化学や光物理への応用性に制限されている。 本報告では,電子と光子との明示的な結合を用いた低濃度励起状態に対する物理的に動機付けられた断熱的状態調製法について述べる。 提案手法は、第1の光学的にアクセス可能な励起状態に体系的に収束し、光子偏光を変化させることで、異なる対称性セクターを標的にすることができる。 本研究では,ハバードモデルとメチレン分子に対する高忠実な励起状態の生成と,モデルハミルトニアンのハードウェア実装を成功させた。

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