論文の概要: MQTE: A Measurement-Based Quantum Algorithm for Robust Energy Spectrum Estimation in the NISQ Era
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.17959v1
- Date: Wed, 18 Mar 2026 17:30:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-19 18:32:57.855054
- Title: MQTE: A Measurement-Based Quantum Algorithm for Robust Energy Spectrum Estimation in the NISQ Era
- Title（参考訳）: MQTE:NISQ時代のロバストエネルギースペクトル推定のための測定ベース量子アルゴリズム
- Authors: Qing-Xing Xie, Yong-Kang Duan, Fa-Hui Liu, Yan Zhao,
- Abstract要約: 本研究では,実時間進化を基準状態に適用することにより,エネルギーギャップを推定するアンシラフリーアルゴリズムを提案する。
1次元および2次元ハイゼンベルクモデル上での数値シミュレーションによりアルゴリズムの性能を検証する。
この研究は、NISQ時代の量子スペクトル推定のための堅牢でスケーラブルなフレームワークを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.985409382667793
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Extracting energy spectra from quantum Hamiltonians is a fundamental task for quantum simulation, yet remains challenging on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. We propose Measured Quantum Time Evolution (MQTE), an ancilla-free algorithm that estimates energy gaps by applying real-time evolution to a reference state and measuring time-resolved probabilities via repeated projective measurements. Spectral analysis of these signals reveals oscillation frequencies corresponding to eigenvalue differences. Crucially, MQTE exhibits inherent robustness to quantum hardware noise and sampling errors: these disturbances manifest as a white-noise background, which does not distort the underlying spectral structure but rather obscures the frequency information. By increasing the number of measurement samples, the intensity of the background white noise can be suppressed, thereby recovering the original spectral content. We validate the algorithm's performance via numerical simulations on one- and two-dimensional Heisenberg models, demonstrating accurate extraction of energy gaps and resilience against both sampling and circuit-level noise. Experimental implementation on the superconducting quantum processor Tianyan-176-II further confirms the practical feasibility and noise tolerance of MQTE under real hardware conditions. This work provides a robust and scalable framework for quantum spectral estimation in the NISQ era.
- Abstract（参考訳）: 量子ハミルトニアンからエネルギースペクトルを抽出することは、量子シミュレーションの基本的な課題であるが、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスでは依然として困難である。
本研究では, 実時間発展を基準状態に適用し, 繰り返し射影測定による時間分解確率を計測することにより, エネルギーギャップを推定するアシラフリーアルゴリズムMQTEを提案する。
これらの信号のスペクトル解析は固有値差に対応する発振周波数を明らかにする。
MQTEは、量子ハードウェアのノイズやサンプリングエラーに固有の堅牢性を示しており、これらの乱れはホワイトノイズの背景として現れ、基盤となるスペクトル構造を歪ませるのではなく、周波数情報を隠蔽する。
測定サンプル数を増やすことにより、背景白色ノイズの強度を抑え、元のスペクトルコンテンツを回復させることができる。
本研究では,1次元および2次元ハイゼンベルクモデル上での数値シミュレーションによるアルゴリズムの性能評価を行い,サンプリングおよび回路レベルのノイズに対するエネルギーギャップとレジリエンスの正確な抽出を実証した。
超伝導量子プロセッサTianyan-176-IIの実験的実装は、実際のハードウェア条件下でのMQTEの実用可能性と耐雑音性をさらに確認する。
この研究は、NISQ時代の量子スペクトル推定のための堅牢でスケーラブルなフレームワークを提供する。
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