論文の概要: Quantum solver for single-impurity Anderson models with particle-hole symmetry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10594v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 17:02:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.240633
• Title: Quantum solver for single-impurity Anderson models with particle-hole symmetry
• Title（参考訳）: 粒子-ホール対称性を持つ単一不純物アンダーソン模型の量子解法
• Authors: Mariia Karabin, Tanvir Sohail, Dmytro Bykov, Eduardo Antonio Coello Pérez, Swarnava Ghosh, Murali Gopalakrishnan Meena, Seongmin Kim, Amir Shehata, In-Saeng Suh, Hanna Terletska, Markus Eisenbach,
• Abstract要約: DMFTにおける中心的な計算ボトルネックは、アンダーソン不純物モデル(AIM)の解法である。 我々は、DMFTアプリケーションに適した量子古典的ハイブリッド・ソルバを開発し、ベンチマークする。 雑音, ショット制限条件下での浴槽サイズ, 相互作用強度について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4222334190789556
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum embedding methods, such as dynamical mean-field theory (DMFT), provide a powerful framework for investigating strongly correlated materials. A central computational bottleneck in DMFT is in solving the Anderson impurity model (AIM), whose exact solution is classically intractable for large bath sizes. In this work, we develop and benchmark a quantum-classical hybrid solver tailored for DMFT applications, using the variational quantum eigensolver (VQE) to prepare the ground state of the AIM with shallow quantum circuits. The solver uses a unified ansatz framework to prepare the particle and hole excitations of the ground-state from parameter-shifted circuits, enabling the reconstruction of the impurity Green's function through a continued-fraction expansion. We evaluate the performance of this approach across a few bath sizes and interaction strengths under noisy, shot-limited conditions. We compare three optimization routines (COBYLA, Adam, and L-BFGS-B) in terms of convergence and fidelity, assess the benefits of estimating a quantum-computed moment (QCM) correction to the variational energies, and benchmark the approach by comparing the reconstructed density of states (DOS) against that obtained using a classical pipeline. Our results demonstrate the feasibility of Green's function reconstruction on near-term devices and establish practical benchmarks for quantum impurity solvers embedded within self-consistent DMFT loops.
• Abstract（参考訳）: 動的平均場理論(DMFT)のような量子埋め込み法は、強い相関性を持つ物質を研究するための強力な枠組みを提供する。 DMFTにおける中心的な計算ボトルネックはアンダーソン不純物モデル(AIM)の解法である。 本研究では、変動量子固有解法(VQE)を用いて、DMFTアプリケーションに適した量子古典ハイブリッド解法を開発し、ベンチマークし、浅量子回路を用いてAIMの基底状態を作成する。 この解法は、統一アンサッツの枠組みを用いて、パラメータシフト回路から基底状態の粒子と孔の励起を準備し、連続的な回折展開によって不純物グリーンの機能を再構築することを可能にする。 雑音, ショット制限条件下での浴槽サイズ, 相互作用強度について検討した。 コンバージェンスと忠実度の観点から3つの最適化ルーチン(COBYLA,Adam,L-BFGS-B)を比較し、量子計算モーメント(QCM)補正を変動エネルギーに推定する利点を評価し、古典的なパイプラインを用いて得られた状態(DOS)の再構成密度を比較することでアプローチをベンチマークする。 本研究は,グリーン関数再構成の実現可能性を示すとともに,自己整合DMFTループ内に埋め込まれた量子不純物解決器の実用的ベンチマークを確立することを目的とする。

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