論文の概要: Classically Driven Hybrid Quantum Algorithms with Sequential Givens Rotations for Reduced Measurement Cost
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.08025v1
- Date: Mon, 09 Mar 2026 07:01:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-10 15:13:15.616629
- Title: Classically Driven Hybrid Quantum Algorithms with Sequential Givens Rotations for Reduced Measurement Cost
- Title（参考訳）: 実測コスト削減のための逐次値回転をもつ古典駆動型ハイブリッド量子アルゴリズム
- Authors: Benjamin Mokhtar, Noboru Inoue, Takashi Tsuchimochi,
- Abstract要約: 電子構造シミュレーションのための量子アルゴリズムが活発に開発されているが、多くのハイブリッド量子古典的アプローチは、大きな分子ハミルトニアンに関連する測定オーバーヘッドによってボトルネック化されている。
ここでは,電子ハミルトニアンを(ブロック-)対角線へと段階的に駆動する対角化駆動のフレームワークを,逐次的なアジェンド回転を用いてスレーター-決定的基底で導入する。
我々は,N$および強く相関する水素系のフレームワークをベンチマークし,収束挙動,残留構造診断,測定精度トレードオフ,回路コスト,有限サンプリング条件下での堅牢性を評価した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum algorithms for electronic-structure simulations are actively being developed, yet many hybrid quantum-classical approaches are bottlenecked by the measurement overhead associated with large molecular Hamiltonians. Here we introduce a diagonalization-driven framework that progressively drives the electronic Hamiltonian toward a (block-)diagonal form in the Slater-determinant basis using sequential Givens rotations. In contrast to Schrödinger-picture methods that variationally optimize a wave function, our approach adopts a Heisenberg-picture viewpoint: the Hamiltonian is iteratively transformed, and rotation angles are determined classically from low-dimensional effective blocks, reducing the quantum workload to a small, fixed set of matrix-element measurements per iteration. Candidate generators are estimated via approximate Baker-Campbell-Hausdorff updates with truncation and cumulant-based approximations that control Hamiltonian growth, complemented by stochastic selection to avoid stagnation. We further introduce an angle-merging procedure that reduces circuit depth by consolidating repeated small-angle rotations. We benchmark the framework on N$_2$ and strongly correlated hydrogen systems, assessing convergence behavior, residual-structure diagnostics, measurement-accuracy trade-offs, circuit costs, and robustness under finite sampling.
- Abstract（参考訳）: 電子構造シミュレーションのための量子アルゴリズムが活発に開発されているが、多くのハイブリッド量子古典的アプローチは、大きな分子ハミルトニアンに関連する測定オーバーヘッドによってボトルネックになっている。
ここでは,電子ハミルトニアンを(ブロック-)対角線へと段階的に駆動する対角化駆動のフレームワークを,逐次的なアジェンド回転を用いてスレーター-決定的基底で導入する。
波動関数を変動的に最適化するシュレーディンガー・ピクチャー法とは対照的に、我々のアプローチではハイゼンベルク・ピクチャーの観点から、ハミルトニアンは反復的に変換され、回転角は古典的に低次元の有効ブロックから決定される。
候補生成器は、停滞を避けるために確率的選択によって補足されたハミルトンの成長を制御するトランケーションと累積に基づく近似を伴うベイカー・カンベル・ハウスドルフ更新によって推定される。
さらに,連続する小角回転を積分することにより回路深度を低減するアングルマージ手法を導入する。
我々は,N$_2$および強く相関する水素系をベンチマークし,収束挙動,残留構造診断,測定精度トレードオフ,回路コスト,有限サンプリング条件下での堅牢性を評価した。
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