論文の概要: Classical Regularization in Variational Quantum Eigensolvers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.16679v1
• Date: Fri, 23 Jan 2026 11:49:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-26 14:27:27.673193
• Title: Classical Regularization in Variational Quantum Eigensolvers
• Title（参考訳）: 変分量子固有解法における古典正則化
• Authors: Yury Chernyak, Ijaz Ahamed Mohammad, Martin Plesch,
• Abstract要約: パラメータの2乗ノルムに対する2次ペナルティを持つ変分量子固有解器(VQE)の目的。 全ての試験されたハミルトン, H2, LiH, およびランダムフィールド等化モデル (RFIM) において, 正規化強度の広い窓面上での性能改善が観察された。
• 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: While quantum computers are a very promising tool for the far future, in their current state of the art they remain limited both in size and quality. This has given rise to hybrid quantum-classical algorithms, where the quantum device performs only a small but vital part of the overall computation. Among these, variational quantum algorithms (VQAs), which combine a classical optimization procedure with quantum evaluation of a cost function, have emerged as particularly promising. However, barren plateaus and ill-conditioned optimization landscapes remain among the primary obstacles faced by VQAs, often leading to unstable convergence and high sensitivity to initialization. Motivated by this challenge, we investigate whether a purely classical remedy, standard L2 squared-norm regularization, can systematically stabilize hybrid quantum-classical optimization. Specifically, we augment the Variational Quantum Eigensolver (VQE) objective with a quadratic penalty proportional to the squared norm of the parameters, without modifying the quantum circuit or measurement process. Across all tested Hamiltonians, H2, LiH, and the Random Field Ising Model (RFIM), we observe improved performance over a broad window of the regularization strength. Our large-scale numerical results demonstrate that classical regularization provides a robust, system-independent mechanism for mitigating VQE instability, enhancing the reliability and reproducibility of variational quantum optimization without altering the underlying quantum circuit.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは将来非常に有望なツールだが、現状ではサイズと品質の両方に制限がある。 これによりハイブリッドな量子古典的アルゴリズムが生まれ、量子デバイスは全体の計算において、小さなが重要な部分のみを実行する。 これらのうち、古典的な最適化手順とコスト関数の量子評価を組み合わせた変分量子アルゴリズム(VQA)が特に有望である。 しかしながら、不規則な台地と不条件の最適化景観は、VQAが直面する主要な障害の1つであり、しばしば不安定な収束と初期化に対する高い感度をもたらす。 この課題により、純粋に古典的な標準L2二乗ノルム正規化がハイブリッド量子古典最適化を体系的に安定化できるかどうかを考察する。 具体的には、量子回路や測定プロセスを変更することなく、パラメータの2乗ノルムに比例した2次ペナルティで変分量子固有解法(VQE)の目的を拡大する。 全ての試験されたハミルトン, H2, LiH, およびランダムフィールド等化モデル (RFIM) において, 正規化強度の広い窓面上での性能改善が観察された。 我々の大規模数値計算により、古典正規化はVQE不安定を緩和し、基礎となる量子回路を変更することなく変動量子最適化の信頼性と再現性を向上する、堅牢でシステムに依存しないメカニズムを提供することを示した。

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