論文の概要: Phase transitions in parametrized quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27532v1
• Date: Sun, 29 Mar 2026 05:52:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.008391
• Title: Phase transitions in parametrized quantum circuits
• Title（参考訳）: パラメタライズド量子回路における相転移
• Authors: Xiaoyang Wang, Han Xu, Lukas Broers, Tomonori Shirakawa, Seiji Yunoki,
• Abstract要約: 相転移は物理系において最も興味深い現象であるが、それらの臨界に近い行動は古典的なアルゴリズムを用いて研究することは依然として困難である。 量子回路において,非解析性を本質的に生成できることが示される。 テンソルネットワークに基づくPQCの古典的シミュレーションと,位相遷移点近傍でのパウリ伝播の効率が低下することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.641079529505446
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Phase transitions are among the most intriguing phenomena in physical systems, yet their behavior near criticality remain challenging to study using classical algorithms. Parameterized quantum circuits (PQCs) offer a promising approach to investigating such regimes on practical quantum computers. However, in order to use it to probe critical behavior, a PQC itself should be non-trivial and exhibit a phase transition and non-analyticity -- a property that has not yet been clearly identified. In this work, we identify a mechanism for generating non-analyticities intrinsically in PQCs. As a concrete realization, we construct a class of sequential PQCs whose observable expectation value is a non-analytic function of the circuit parameter in the infinite volume limit, showing that the prepared PQC states undergo a phase transition at the non-analytic points. The entanglement and the identified order parameter have distinct behaviors in different phases, revealing a phase diagram of the PQC state. We show that classical simulation of this PQC based on tensor networks and Pauli propagation gets less efficient in the vicinity of the phase transition point, indicating a physically motivated route towards practical quantum advantage using PQCs with phase transitions.
• Abstract（参考訳）: 相転移は物理系において最も興味深い現象であるが、それらの臨界に近い行動は古典的なアルゴリズムを用いて研究することは依然として困難である。 パラメタライズド量子回路(PQC)は、実用的な量子コンピュータ上でそのような状態を研究するための有望なアプローチを提供する。 しかし、批判的な振る舞いを探索するためには、PQC自身は非自明であり、相転移と非分析性を示すべきである。 本研究では,PQCに内在的に非分析性を生成する機構を同定する。 具体的な実現法として、観測可能な期待値が無限体積極限における回路パラメータの非解析関数であるシーケンシャルPQCのクラスを構築し、生成したPQC状態が非解析点で相転移することを示す。 絡み合いと同定された順序パラメータは異なる位相の異なる挙動を持ち、PQC状態の位相図が示される。 テンソルネットワークに基づくこのPQCの古典的シミュレーションは, 位相遷移点近傍でのパウリ伝播の効率が低下し, 位相遷移を伴うPQCを用いた実用的な量子優位への物理的動機付け経路が示唆された。

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