論文の概要: $σ$-VQE: Excited-state preparation of quantum many-body scars with shallow circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.20881v1
- Date: Tue, 24 Feb 2026 13:21:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-25 17:34:53.762938
- Title: $σ$-VQE: Excited-state preparation of quantum many-body scars with shallow circuits
- Title（参考訳）: $σ$-VQE:浅い回路をもつ量子多体傷の励起状態準備
- Authors: Eoin Carolan, Nathan Keenan, Gabriele Cenedese, Giuliano Benenti,
- Abstract要約: 我々は変分量子固有解法(VQE)のタイプを提示し、ベンチマークする。
スペクトル中の固有状態をターゲットにして、量子多体散乱状態を作成するように設計されている。
IBM Fezでは,小システムインスタンスを用いた実証実験が行われた。
- 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: We present and benchmark a type of variational quantum eigensolver (VQE), which we denote the $σ$-VQE. It is designed to target mid-spectrum eigenstates and prepare quantum many-body scar states. The approach leverages the fact that noisy intermediate-scale quantum devices are limited in their ability to generate generic highly-entangled states. This modified VQE pairs a low-depth circuit with an energy-selective objective that explicitly penalizes energy variance around a chosen target energy. The cost function exploits the limited expressibility of the shallow circuit as atypical low-entanglement eigenstates such as scar states are preferentially selected. We validate this mechanism across two complementary families of models that contain many-body scar states: the Shiraishi-Mori embedding approach, and the matrix-product state parent Hamiltonian construction. We define an unbiased estimation scheme for the nonlinear cost function that is compatible with qubit-wise commuting grouping and bitstring reuse. A proof-of-principle demonstration using a small-system instance was carried out on IBM Fez (Heron r2 QPU). These results motivate its use both as a practical "scar detector" and as a state-preparation primitive for initializing nonthermal eigenstate-supported dynamics.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,変分量子固有解法(VQE)のタイプを提示し,そのタイプを$σ$-VQEと表現する。
スペクトル中の固有状態をターゲットにして、量子多体散乱状態を作成するように設計されている。
このアプローチは、ノイズの多い中間スケールの量子デバイスが、一般的な高絡み合った状態を生成する能力に制限されているという事実を活用する。
この修正VQEは、選択された目標エネルギーのエネルギー分散を明示的に罰するエネルギー選択目的の低深度回路とペアリングする。
コスト関数は、スカー状態などの非定型低エンタングルメント固有状態が優先的に選択されるため、浅い回路の限られた表現性を利用する。
この機構は, 白石・森埋没法と行列生成状態のハミルトン構造という, 多体スカー状態を含むモデルの2つの相補的なファミリーにまたがって検証する。
我々は、量子ビットワイドな通勤グループ化とビットストリングの再利用に適合する非線形コスト関数の非バイアス推定スキームを定義する。
IBM Fez (Heron r2 QPU) 上で, 小システムインスタンスを用いた実証実験を行った。
これらの結果は、実用的な「カー検出器」としての使用と、非熱的固有状態支援力学の初期化のための状態準備プリミティブとしての使用の両方を動機付けている。
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