論文の概要: Ground State Energy via Adiabatic Evolution and Phase Measurement for a Molecular Hamiltonian on an Ion-Trap Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14415v1
• Date: Tue, 16 Dec 2025 13:58:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.735156
• Title: Ground State Energy via Adiabatic Evolution and Phase Measurement for a Molecular Hamiltonian on an Ion-Trap Quantum Computer
• Title（参考訳）: イオントラップ量子コンピュータ上の分子ハミルトニアンの断熱的進化と相測定による地中エネルギー
• Authors: Ludwig Nützel, Michael J. Hartmann, Henrik Dreyer, Etienne Granet,
• Abstract要約: 分子基底状態エネルギーの推定は量子コンピューティングの中心的な応用である。 我々は, 漏れ誤差が化学的正確性の主な障害であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5599792629509229
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Estimating molecular ground-state energies is a central application of quantum computing, requiring both the preparation of accurate quantum states and efficient energy readout. Understanding the effect of hardware noise on these experiments is crucial to distinguish errors that have low impact, errors that can be mitigated, and errors that must be reduced at the hardware level. We ran a state preparation and energy measurement protocol on an ion-trap quantum computer, without any non-scalable off-loading of computational tasks to classical computers, and show that leakage errors are the main obstacle to chemical accuracy. More specifically, we apply adiabatic state preparation to prepare the ground state of a six-qubit encoding of the H3+ molecule and extract its energy using a noise-resilient variant of iterative quantum phase estimation. Our results improve upon the classical Hartree-Fock energy. Analyzing the effect of hardware noise on the result, we find that while coherent and incoherent noise have little influence, the hardware results are mainly impacted by leakage errors. Absent leakage errors, noisy numerical simulations show that with our experimental settings we would have achieved close to chemical accuracy, even shot noise included. These insights highlight the importance of targeting leakage suppression in future algorithm and hardware development.
• Abstract（参考訳）: 分子基底状態エネルギーの推定は量子コンピューティングの中心的な応用であり、正確な量子状態と効率的なエネルギーリードアウトの両方を準備する必要がある。 これらの実験におけるハードウェアノイズの影響を理解することは、影響の少ないエラー、緩和可能なエラー、ハードウェアレベルで低減しなければならないエラーを区別するために重要である。 イオントラップ型量子コンピュータ上で,従来のコンピュータに計算タスクを非スケールオフロードすることなく,状態準備およびエネルギー測定プロトコルを実行し,漏れ誤差が化学的正確性の主要な障害であることを示す。 具体的には,H3+分子の6量子ビット符号化の基底状態を作成し,そのエネルギーを繰り返し量子位相推定の雑音耐性変種を用いて抽出する。 我々の結果は古典的なハートリー・フォックエネルギーを改善する。 その結果, コヒーレントノイズと非コヒーレントノイズの影響はほとんどないが, ハードウェア結果は主にリークエラーの影響を受けていることがわかった。 ノイズの多い数値シミュレーションでは、我々の実験では、我々は化学的な精度に近づき、ショットノイズまでも達成できた。 これらの知見は、将来のアルゴリズムとハードウェア開発において、漏洩抑制を狙うことの重要性を強調している。

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