論文の概要: Low Depth Unitary Coupled Cluster Algorithm for Large Chemical Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.14999v1
• Date: Mon, 16 Feb 2026 18:28:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-17 16:22:50.628316
• Title: Low Depth Unitary Coupled Cluster Algorithm for Large Chemical Systems
• Title（参考訳）: 大規模化学システムのための低深さユニタリ結合クラスタアルゴリズム
• Authors: Jeremy Canfield, Dominika Zgid, J K Freericks,
• Abstract要約: ユニタリ結合クラスタ(UCC)アルゴリズムは、量子コンピュータのための変分量子固有解法の最も有望な実装の1つである。 大規模システムでは、UCC因子の数が深い量子回路につながるため、量子ハードウェア上での実行は禁じられている。 強い相関関係を持つシステムと、励起レベルが低い結合クラスタ(CC)のような従来の手法が失敗するシステムに対して、この手法を2次順序(qUCC)に実装する。
• 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: The unitary coupled cluster (UCC) algorithm is one of the most promising implementations of the variational quantum eigensolver for quantum computers. However, for large systems, the number of UCC factors leads to deep quantum circuits, which are prohibitive for execution on quantum hardware. To address this, circuit depth can be reduced at the cost of more measurements with a Taylor series expansion of UCC factors with small angles, while treating the large-angle factors exactly. We implement this approach to quadratic order (qUCC) for systems with strong correlations and systems where conventional methods like coupled cluster (CC) with low excitation levels fail, but UCC and qUCC perform well. We study hydrogen chains and the BeH2 molecule that allow us to change the degree of strong correlation due to geometrical distortions. We show, via a dramatic increase in number of factors able to handle exactly, a systematic convergence of these results as more exact UCC factors are included in the calculations -- the hardest to converge regime is in the crossover from weak to strong coupling. In all cases the total number of UCC factors needed to be treated exactly is much less than the total number of UCC factors available (typically about one-third to one-half of the total number of factors).
• Abstract（参考訳）: ユニタリ結合クラスタ(UCC)アルゴリズムは、量子コンピュータ用変分量子固有解器の最も有望な実装の一つである。 しかし、大規模システムでは、UCC因子の数が深い量子回路につながるため、量子ハードウェア上での実行は禁じられている。 これを解決するために、回路深度はテイラー級のUCC因子を小さな角度で拡張し、大きな角度因子を正確に扱いながら、より多くの測定を行うコストで低減することができる。 本稿では,強い相関関係を持つシステムと,低励起レベルの結合クラスタ(CC)のような従来の手法が失敗するシステムに対して,この手法を2次順序(qUCC)に実装するが,UCCとqUCCは良好に機能する。 我々は水素鎖とBeH2分子を研究し、幾何学的歪みによる強い相関の度合いを変えることができる。 正確に処理できる因子の数を大幅に増加させることで、より正確なUCC因子が計算に含まれるように、これらの結果を体系的に収束させることが示される。 いずれの場合も、必要なUCC因子の総数は、利用可能なUCC因子の総数(典型的には、その総数の約3分の1から半分)よりもはるかに少ない。

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