論文の概要: A generalized framework for quantum subspace diagonalization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.18731v1
- Date: Thu, 19 Mar 2026 10:25:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-20 17:19:06.087467
- Title: A generalized framework for quantum subspace diagonalization
- Title（参考訳）: 量子部分空間対角化のための一般化された枠組み
- Authors: Paul D. Nation, Abdullah Ash Saki, Hwajung Kang,
- Abstract要約: ハミルトン語は射影演算子とはしご演算子を含む拡張アルファベットで表される。
オペレータはグループ化され、非ゼロ項のみが評価されるようにソートされる。
ビットストリングはビットセットを使用して表現され、メモリ消費を減らす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.07646713951724009
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a framework for computing the solution to Hamiltonian eigenproblems in a subspace defined by bit-strings sampled from a quantum computer. Hamiltonians are represented using an extended alphabet that includes projection and ladder operators, yielding a unified solution method for qubit and fermionic systems. Operators are grouped and sorted so that only non-zero terms are evaluated and a minimal number of subspace lookup operations are performed. Bit-strings are expressed using bit-sets to reduce memory consumption and allow for evaluating operators with no intrinsic limitation on the number of qubits. Subspaces defined over bit-sets are stored in a hash map format that allows for efficient indexing and lookup operations. Our method can be used to directly construct sparse matrix representations or obtain matrix-free solutions. Users are free to utilize these in their eigensolver of choice. We show the benefits of our framework by computing the ground-state solution to examples from condensed matter physics and quantum chemistry with less memory and runtime compared to existing techniques, in some cases by an order of magnitude or more. This work provides a flexible interface for performant quantum-classical eigensolutions for candidate quantum advantage applications.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子コンピュータからサンプリングされたビットストリングによって定義される部分空間において、ハミルトン固有プロブレムの解を計算するためのフレームワークを提案する。
ハミルトニアンは射影演算子とラグ演算子を含む拡張アルファベットを用いて表現され、量子ビット系とフェルミオン系の統一解法を導出する。
演算子はグループ化され、非ゼロ項のみが評価され、最小限のサブスペースルックアップ操作が実行されるようにソートされる。
ビットストリングはビットセットを用いて表現され、メモリ消費を減らし、キュービット数に固有の制限のない演算子を評価することができる。
ビットセット上に定義されたサブスペースは、効率的なインデックス付けとルックアップ操作を可能にするハッシュマップフォーマットに格納される。
提案手法は,スパース行列表現を直接構築したり,行列のない解を得るために利用できる。
ユーザーは選択した固有解法で自由に利用することができる。
コンデンサ物質物理学や量子化学の例から、既存の技術に比べてメモリと実行時間が少なく、場合によっては桁違いのオーダーで、基底状態の解を計算することで、我々のフレームワークの利点を示す。
この研究は、量子優位性候補の量子古典的固有解に対するフレキシブルなインターフェースを提供する。
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