論文の概要: Classical Benchmarks of a Symmetry-Adapted Variational Quantum Eigensolver for Real-Time Green's Functions in Dynamical Mean-Field Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.03843v1
• Date: Tue, 03 Feb 2026 18:59:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-04 18:37:15.65088
• Title: Classical Benchmarks of a Symmetry-Adapted Variational Quantum Eigensolver for Real-Time Green's Functions in Dynamical Mean-Field Theory
• Title（参考訳）: 動的平均場理論における実時間グリーン関数に対する対称性適応変分量子固有解法の古典的ベンチマーク
• Authors: Aadi Singh, Chakradhar Rangi, Ka-Ming Tam,
• Abstract要約: アンダーソン不純物モデル(AIM)を解くための変分量子固有解法(VQE)アプローチを提案する。 DMFT自己整合性ループから抽出した入浴パラメータを用いて,異なる相互作用強度間での正確な対角化に対する性能をベンチマークした。 VQEとリアルタイム進化を組み合わせることで、量子古典ハイブリッドDMFTを2サイト近似を超えて効果的に拡張することができる。
• 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: We present a variational quantum eigensolver (VQE) approach for solving the Anderson Impurity Model (AIM) arising in Dynamical Mean-Field Theory (DMFT). Recognizing that the minimal two-site approximation often fails to resolve essential spectral features, we investigate the efficacy of VQE for larger bath discretizations while adhering to near-term hardware constraints. We employ a symmetry-adapted ansatz enforcing conservation of particle number $(N)$, spin projection $(S_z=0)$, and total spin $(S^2=0)$ symmetry, benchmarking the performance against exact diagonalization across different interaction strengths using bath parameters extracted from the DMFT self-consistency loop. For a four-site model, the relative error in the ground state energy remains well below $0.01%$ with a compact parameter set $(N_p \le 30)$. Crucially, we demonstrate that the single-particle Green's function-the central quantity for DMFT-can be accurately extracted from VQE-prepared ground states via real-time evolution in the intermediate to strong interaction regimes. However, in the weak interaction regime, the Green's function exhibits noticeable deviations from the exact benchmark, particularly in resolving low-energy spectral features, despite the ground state energy showing excellent agreement. These findings demonstrate that VQE combined with real-time evolution can effectively extend quantum-classical hybrid DMFT beyond the two-site approximation, particularly for describing insulating phases. While this approach offers a viable pathway for simulating strongly correlated materials on near-term devices, the observation that accurate ground state energy does not guarantee accurate dynamical properties highlights a key challenge for applying such approaches to correlated metals.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,動的平均場理論(DMFT)におけるアンダーソン不純物モデル(AIM)の解法として,変分量子固有解法(VQE)を提案する。 最小二点近似が必須スペクトル特性の解決に失敗することが多いことを認識し, 短期ハードウェア制約に固執しつつ, 浴槽の離散化に対するVQEの有効性について検討した。 我々は,粒子数$(N)$,スピン射影$(S_z=0)$,全スピン$(S^2=0)$対称性の保存を強制する対称性適応アンサッツを用いて,DMFT自己整合ループから抽出した浴パラメータを用いて,相互作用強度の異なる正確な対角化に対する性能をベンチマークした。 4サイトモデルの場合、基底状態エネルギーの相対誤差は、コンパクトパラメータセット$(N_p \le 30)$で0.01%$以下である。 DMFT-の中心となる単一粒子のグリーン関数は,VQEで調製した基底状態から,中間相互作用系から強相互作用系へのリアルタイム進化を通じて,正確に抽出可能であることを示す。 しかしながら、弱い相互作用状態においては、グリーン関数は正確なベンチマークから顕著なずれを示し、特に基底状態エネルギーが優れた一致を示すにもかかわらず、低エネルギースペクトルの特徴を解消する。 これらの結果から,VQEとリアルタイム進化を組み合わせることで,量子古典ハイブリッドDMFTを2点近似を超えて効果的に拡張できることが示唆された。 このアプローチは、近距離デバイス上で強相関物質をシミュレートするための実行可能な経路を提供するが、正確な基底状態エネルギーが正確な力学特性を保証しないという観察は、そのようなアプローチを相関金属に適用する上で重要な課題を浮き彫りにする。

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