論文の概要: Low $T$-count preparation of nuclear eigenstates with tensor networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.11156v1
• Date: Wed, 11 Mar 2026 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-13 14:46:25.551058
• Title: Low $T$-count preparation of nuclear eigenstates with tensor networks
• Title（参考訳）: テンソルネットワークを用いた核固有状態の低T$カウント準備
• Authors: Joe Gibbs, Lukasz Cincio, Chandan Sarma, Zoë Holmes, Paul Stevenson,
• Abstract要約: 強相関フェルミオン系の初期状態準備を支援するための効率的なプロトコルを提案する。 まず, 密度行列再正規化群は, 対象状態を行列積状態として効率的に近似できることを示した。 これらの高忠実度近似は、浅い量子回路をコンパイルするための変分回路最適化スキームにおいて古典的な資源として活用される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11083289076967894
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present an efficient protocol leveraging classical computation to support Initial State Preparation for strongly correlated fermionic systems, a critical bottleneck for fault-tolerant quantum simulation. Focusing on nuclear shell model eigenstates, we first demonstrate that the Density Matrix Renormalization Group algorithm can efficiently approximate target states as Matrix Product States, capitalizing on the favourable entanglement structure of these fermionic systems. These high-fidelity approximations are then leveraged as a classical resource in a variational circuit optimization scheme to compile shallow quantum circuits. We establish concrete resource estimates by decomposing the resulting circuits into the industry-standard Clifford$+T$ gateset, exploring the benefits of specialized $U3$ synthesis techniques. For all nuclear systems tested, on up to 76 qubit Hamiltonians, we consistently find low $T$-count circuits preparing the nuclear eigenstates to high fidelity with $\sim 2\times 10^4$ total $T$ gates. This low number gives confidence these eigenstates can be prepared on early fault-tolerant quantum computers. Our work establishes a viable path toward practical ground state preparation for nuclear structure and other fermionic applications.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、フォールトトレラント量子シミュレーションにおける重要なボトルネックである強相関フェルミオン系の初期状態準備を支援するために、古典計算を利用した効率的なプロトコルを提案する。 まず, 核殻モデル固有状態に着目し, 密度行列再正規化群は, ターゲット状態を行列生成状態として効率的に近似できることを示す。 これらの高忠実度近似は、浅い量子回路をコンパイルするための変分回路最適化スキームにおいて古典的な資源として活用される。 得られた回路を産業標準のClifford$+T$ゲートセットに分解し、特殊なU3$合成技術の利点を探求することにより、具体的な資源推定を確立する。 実験された全ての核系について、最大76キュービットのハミルトニアン上では、核固有状態を高い忠実度に準備する低いT$カウント回路が、$\sim 2\times 10^4$ total $T$ gatesで一貫して見つかる。 この低い数値は、これらの固有状態が初期のフォールトトレラント量子コンピュータで準備できる自信を与える。 我々の研究は、核構造やその他のフェルミオン利用のための実用的基底状態の準備に向けて実行可能な道を確立している。

関連論文リスト

• $σ$-VQE: Excited-state preparation of quantum many-body scars with shallow circuits [0.0]
  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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-02-24T13:21:04Z)
• Entanglement renormalization circuits for $2d$ Gaussian Fermion States [0.0]
  マルチスケールエンタングルメント再正規化アンサッツ(MERA)に基づくガウスフェルミオン状態の量子回路圧縮アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムは、トポロジカルに自明な絶縁体、チャーン絶縁体、臨界ディラック半金属を含む、領域法的な絡み合った状態を正確に捉えることが示されている。 また,システムサイズに依存しない定数パウリ重みを持つキュービットパウリ回転によるフェルミオン回転の実現が可能な,拡張された2d$トポロジカル順序に基づく新しいフェルミオン・ツー・キュービット符号化方式を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-04T17:44:17Z)
• Tensor decomposition technique for qubit encoding of maximal-fidelity Lorentzian orbitals in real-space quantum chemistry [0.0]
  ガウス型解からMOを多ビット状態として符号化する効率的なスキームを提案する。 提案手法は様々な量子化学系のMOを符号化する強力なツールであることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-13T11:08:20Z)
• Orbital-free density functional theory with first-quantized quantum subroutines [0.0]
  確率的想像時間進化(PITE)を用いた軌道自由密度汎関数理論(OFDFT)を実現する量子古典ハイブリッドスキームを提案する。 PITEはOFDFTの一部に適用され、各自己整合体(SCF)反復におけるハミルトニアン基底状態を探索する。 ハミルトンの基底状態エネルギーを得るには、回路深さが$O(log N_mathrmg)$が必要である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-23T05:34:11Z)
• Neutron-nucleus dynamics simulations for quantum computers [49.369935809497214]
  一般ポテンシャルを持つ中性子核シミュレーションのための新しい量子アルゴリズムを開発した。 耐雑音性トレーニング法により、ノイズの存在下でも許容される境界状態エネルギーを提供する。 距離群可換性(DGC)と呼ばれる新しい可換性スキームを導入し、その性能をよく知られたqubit-commutativityスキームと比較する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-22T16:33:48Z)
• Quantum Gate Optimization for Rydberg Architectures in the Weak-Coupling Limit [55.05109484230879]
  我々は,Rydberg tweezerシステムにおける2ビットゲートの機械学習支援設計を実演する。 我々は,高忠実度CNOTゲートを実装した最適パルス列を生成する。 単一量子ビット演算の局所的な制御は、原子列上で量子計算を行うのに十分であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-14T18:24:51Z)
• Sparse random Hamiltonians are quantumly easy [105.6788971265845]
  量子コンピュータの候補は、量子システムの低温特性をシミュレートすることである。 本稿は、ほとんどのランダムハミルトニアンに対して、最大混合状態は十分に良い試行状態であることを示す。 位相推定は、基底エネルギーに近いエネルギーの状態を効率的に生成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-07T10:57:36Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg Atoms [55.41644538483948]
  我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。 計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。 我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-27T23:29:53Z)
• Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer [117.44028458220427]
  量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。 シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。 これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-28T17:21:25Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。