論文の概要: Hybrid QPE-Ansatz Strategy for Reliable Excited-State Variational Quantum Deflation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27978v1
- Date: Mon, 30 Mar 2026 02:57:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.20349
- Title: Hybrid QPE-Ansatz Strategy for Reliable Excited-State Variational Quantum Deflation
- Title（参考訳）: 信頼性のある励起状態変分量子デフレのためのハイブリッドQPE-Ansatz戦略
- Authors: Young Kyun Ahn, Young Min Rhee,
- Abstract要約: Schemeは、最小限の回路オーバーヘッドで$mathrmexp (ihatS_x)$で制御された回転を通して、スピン情報を小さなアンシラレジスタにエンコードする。
スクリーニングモジュールは変分アンサッツとは独立に動作するため、変分量子固有解法に基づく他の励起状態計算スキームにも使用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce a spin $z$-component ($S_{z}$) conserving symmetry-preserving ansatz and a shallow quantum phase estimation (QPE) routine of spin $x$ ($S_x$), and combine them into a spin-filtering variational quantum deflation (sfVQD) scheme for noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing era excited state calculations. The scheme encodes the spin information into a small ancilla register through controlled rotations under $\mathrm{exp} (iθ\hat{S}_{x})$ with only modest circuit overhead. The encoded information is then utilized to suppress spin contamination by screening, avoiding costly explicit evaluation on the total spin $\langle\hat{S}^{2}\rangle$. Because the screening module operates independently of the variational ansatz, it can also be employed with other excited-state calculation schemes based on variational quantum eigensolvers. As a demonstration, we apply sfVQD to LiH and BeH$_2$ with varying geometries to show markedly improved separation of singlet and triplet manifolds over conventional VQD without QPE-derived screening. These results suggest that ancilla-assisted symmetry screening provides a modular and NISQ-compatible route to securing excited state calculations of physically meaningful properties. We discuss how our scheme may naturally be extended to computing other conserved quantities.
- Abstract（参考訳）: 我々は、対称性を保ったアンサッツを保存したスピン$z$-component$S_{z}$)と、スピン$x$$S_x$の浅い量子位相推定(QPE)ルーチンを導入し、ノイズのある中間スケール量子(NISQ)コンピューティング時代の励起状態計算のためのスピンフィルタリング変動量子デフレクション(sfVQD)スキームに組み合わせる。
このスキームは、最小の回路オーバーヘッドしか持たない$\mathrm{exp} (iθ\hat{S}_{x})$の下で制御された回転を通して、スピン情報を小さなアシラレジスタに符号化する。
エンコードされた情報は、スクリーニングによってスピン汚染を抑制するために利用され、合計スピン$\langle\hat{S}^{2}\rangle$に対するコスト的に明示的な評価を避ける。
スクリーニングモジュールは変分アンサッツとは独立に動作するため、変分量子固有解法に基づく他の励起状態計算スキームにも使用できる。
実演として, sfVQD を LiH および BeH$_2$ に様々な測地で適用し, 従来の VQD 上の一重項多様体と三重項多様体の分離をQPE によるスクリーニングなしで著しく改善したことを示す。
これらの結果は、アンシラ支援対称性スクリーニングが、物理的に有意な性質の励起状態計算を確実にするためのモジュラーでNISQ互換の経路を提供することを示唆している。
我々は、我々の計画が自然に他の保存量を計算するためにどのように拡張されるかについて議論する。
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