論文の概要: Exponential Scaling Barriers for Variational Quantum Eigensolvers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13073v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 15:18:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-16 17:38:12.155282
• Title: Exponential Scaling Barriers for Variational Quantum Eigensolvers
• Title（参考訳）: 変量量子固有解器の指数スケーリング障壁
• Authors: Manuel Hagelueken, David A. Kreplin, Florian Wieland, Marco F. Huber, Marco Roth,
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は量子系の基底状態を計算するための有望なアルゴリズムとして広く考えられている。 適応型VQEの計算コストがターゲットシステムのサイズとどのようにスケールするかを精査する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.602373867794406
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Variational Quantum Eigensolver (VQE) is widely regarded as a promising algorithm for calculating ground states of quantum systems that are intractable for classical computers. This promise is typically motivated by the hope of mitigating the exponential growth of Hilbert space with system size. Here we scrutinize how the computational cost of adaptive VQE scales with the size of the target system. We demonstrate that the Rényi entropy derived from classical simulations predicts the required number of adaptive iterations of VQE with high accuracy ($R^2 \approx 0.99$). We validate this on a benchmarking set of more than 20 different molecules with active spaces ranging from four to ten orbitals. For these molecules, we find an exponential scaling of the number of adaptive iterations, and in turn, of the circuit depth with the system size. We therefore conclude that it is unlikely that VQE in its current form is able to simulate large molecular systems with high fidelity without exponential resource requirements.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、古典的コンピュータで計算可能な量子系の基底状態を計算するための有望なアルゴリズムとして広く見なされている。 この約束は典型的に、ヒルベルト空間の指数的成長をシステムサイズで緩和する希望によって動機づけられる。 ここでは、適応VQEの計算コストがターゲットシステムのサイズとどのようにスケールするかを精査する。 古典シミュレーションから導かれるレニイエントロピーは、高い精度でVQEの適応反復回数を予測する(R^2 \approx 0.99$)。 我々はこれを、4から10軌道の活性空間を持つ20以上の異なる分子のベンチマークセットで検証する。 これらの分子に対して、適応的な繰り返しの数を指数関数的にスケーリングし、回路深さをシステムサイズとともに求める。 したがって、VQEが指数的資源要求なしに高忠実度で大きな分子系をシミュレートできる可能性は低いと結論づける。

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