論文の概要: Enabling large-scale digital quantum simulations with superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04719v1
• Date: Wed, 04 Feb 2026 16:29:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-05 19:45:11.622454
• Title: Enabling large-scale digital quantum simulations with superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた大規模ディジタル量子シミュレーション
• Authors: Laurin E. Fischer,
• Abstract要約: デジタル量子シミュレーションは、量子化学、凝縮物質物理学、材料科学などの分野を変換することができる。 フォールトトレラントな量子コンピュータの長期的解は、主に量子ビット数のオーバーヘッドのために、自分自身の誤りを正すことはできない。 この論文は、完全な計算スタックにまたがる量子シミュレーションを進める方法を探究することによって、このより広範な努力に寄与する。
• 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: Quantum computing promises to revolutionize several scientific and technological domains through fundamentally new ways of processing information. Among its most compelling applications is digital quantum simulation, where quantum computers are used to replicate the behavior of other quantum systems. This could enable the study of problems that are otherwise intractable on classical computers, transforming fields such as quantum chemistry, condensed matter physics, and materials science. Despite this potential, realizations of practical quantum advantage for relevant problems are hindered by imperfections of current devices. This also affects quantum hardware based on superconducting circuits which is among the most advanced and scalable platforms. The envisaged long-term solution of fault-tolerant quantum computers that correct their own errors remains out of reach mainly due to the associated qubit number overhead. As a result, the field has developed strategies that combine quantum and classical resources, exploit hardware-native operations, and employ error mitigation techniques to extract meaningful results from noisy data. This doctoral thesis contributes to this broader effort by exploring methods for advancing quantum simulation across the full computational stack, including hardware-level innovations, refined techniques for noise modeling and error mitigation, and algorithmic improvements enabled by efficient measurement processing.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、情報処理の基本的な新しい方法を通じて、いくつかの科学的および技術的領域に革命をもたらすことを約束する。 最も魅力的な応用はデジタル量子シミュレーションであり、他の量子システムの振る舞いを再現するために量子コンピュータが使用される。 これにより、量子化学、凝縮物質物理学、材料科学などの分野を変革する古典的コンピュータでは、そうでない問題の研究が可能になる。 この可能性にもかかわらず、関連する問題に対する実用的な量子的優位性の実現は、現在の装置の不完全性によって妨げられる。 これはまた、最も先進的でスケーラブルなプラットフォームである超伝導回路に基づく量子ハードウェアにも影響を及ぼす。 フォールトトレラントな量子コンピュータの長期的解は、主に量子ビット数のオーバーヘッドのために、自分自身の誤りを正すことはできない。 その結果、量子資源と古典資源を組み合わせて、ハードウェアネイティブな操作を活用し、ノイズの多いデータから有意義な結果を抽出するためにエラー軽減技術を採用する戦略を開発した。 この博士論文は、ハードウェアレベルの革新、ノイズモデリングとエラー軽減のための洗練された技術、効率的な測定処理によって実現されたアルゴリズム改善など、全計算スタックにわたって量子シミュレーションを進化させる手法を探求することで、このより広範な努力に寄与する。

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