論文の概要: Size-Consistent Quantum Chemistry on Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18395v1
• Date: Sat, 20 Dec 2025 15:20:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.31662
• Title: Size-Consistent Quantum Chemistry on Quantum Computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるサイズ一貫性量子化学
• Authors: Noah Garrett, Michael Rose, David A. Mazziotti,
• Abstract要約: 分子エネルギーは化学精度において118および71H$2$サブシステムに対して, 1ビットおよび2ビットのユニタリ設計において, サイズに一致しないことを示す。 現在の量子デバイスは、化学的に関連するシステムサイズに対するサイズ整合性を保持し、強相関分子や材料のスケーラブルで耐雑音性のあるシミュレーションの実現性をサポートする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06951558137930917
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hybrid quantum-classical algorithms have begun to leverage quantum devices to efficiently represent many-electron wavefunctions, enabling early demonstrations of molecular simulations on real hardware. A key prerequisite for scalable quantum chemistry, however, is size consistency: the energy of non-interacting subsystems must scale linearly with system size. While many algorithms are theoretically size-consistent, noise on quantum devices may couple nominally independent subsystems and degrade this fundamental property. Here, we systematically evaluate size consistency on quantum hardware by simulating systems composed of increasing numbers of non-interacting H$_{2}$ molecules using optimally shallow unitary circuits. We find that molecular energies remain size-consistent within chemical accuracy for an estimated 118 and 71 H$_{2}$ subsystems for one- and two-qubit unitary designs, respectively, demonstrating that current quantum devices preserve size consistency over chemically relevant system sizes and supporting the feasibility of scalable, noise-resilient simulation of strongly correlated molecules and materials.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子古典アルゴリズムは、多くの電子波動関数を効率的に表現するために量子デバイスを活用し始め、実際のハードウェア上で分子シミュレーションの初期のデモを可能にした。 しかし、スケーラブルな量子化学の鍵となる前提条件は、大きさの整合性である:非相互作用サブシステムのエネルギーはシステムサイズと線形にスケールしなければならない。 多くのアルゴリズムは理論上は大きさに一貫性があるが、量子デバイス上のノイズは名目上独立なサブシステムと結合し、基本的な性質を劣化させる可能性がある。 本稿では, 量子ハードウェアにおけるサイズ整合性について, 最適に浅いユニタリ回路を用いて, 相互作用しないH$_{2}$分子の数が増加するシステムをシミュレートすることによって, 系統的に評価する。 その結果, 分子エネルギーは118および71H$_{2}$サブシステムに対して, 1-および2-キュービットのユニタリ設計において, それぞれ化学相関の強い分子と材料の拡張性, 耐雑音性シミュレーションの実現可能性を支持するため, 分子エネルギーは化学相関の大きい1-キュービットのユニタリ設計において, 1-キュービットの単位系と71H$_{2}$サブシステムに対して, 化学相関が保たれていることがわかった。

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