論文の概要: Molecular Excited States using Quantum Subspace Methods: Accuracy, Resource Reduction, and Error-Mitigated Hardware Implementation of q-sc-EOM
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.05380v1
- Date: Tue, 07 Apr 2026 03:26:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.603273
- Title: Molecular Excited States using Quantum Subspace Methods: Accuracy, Resource Reduction, and Error-Mitigated Hardware Implementation of q-sc-EOM
- Title（参考訳）: 量子部分空間法による分子励起状態:q-sc-EOMの正確性、資源削減およびエラー緩和ハードウェア実装
- Authors: Srivathsan Poyyapakkam Sundar, Prince Frederick Kwao, Alexey Galda, Ayush Asthana,
- Abstract要約: ADAPT-VQE/LUCJとq-sc-EOMを用いて正確な励起状態ポテンシャルエネルギー面を算出する。
本研究は、q-sc-EOMアプローチを用いた励起状態量子化学における量子有用性への道を探る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Problems in quantum chemical simulations, especially achieving accurate excited-state potential energy surfaces, are among the primary applications to achieve quantum utility. On near-term quantum hardware, variants of the variational quantum eigensolver (VQE) algorithms are the primary choice for chemistry simulation. In this study, a combination of leading ground and excited state quantum algorithms for general excited states, namely, ADAPT-VQE/LUCJ and q-sc-EOM, are utilized to calculate accurate excited state potential energy surfaces in challenging bond-breaking scenarios and compared with the classical scalable EOM-CCSD method. This work investigates avenues toward quantum utility in excited-state quantum chemistry using the q-sc-EOM approach. We assess its accuracy while mitigating major scaling bottlenecks through the Davidson algorithm and basis rotation grouping, reducing the measurement scaling from O(N$^{12}$) to O(N$^{5}$), and implementing the method on quantum hardware with various error mitigation strategies to reduce gate and measurement errors in excited states. The hardware implementation of the q-sc-EOM algorithm, augmented by mitigation of M3 readout error and symmetry projection, produces reasonably accurate excited-state energies with gate noise identified as the predominant source of error. This paves the way for accurate and scalable, generally applicable quantum excited-state methods with potential for quantum utility while identifying critical problems that require advancements.
- Abstract（参考訳）: 量子化学シミュレーションにおける問題、特に正確な励起状態ポテンシャルエネルギー表面の達成は、量子ユーティリティを実現するための主要な応用である。
短期量子ハードウェアでは、変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムの変種が化学シミュレーションの主要な選択肢である。
本研究では,一般的な励起状態,すなわちADAPT-VQE/LUCJとq-sc-EOMの先導基底と励起状態の量子アルゴリズムの組み合わせを用いて,ボンド破砕に挑戦するシナリオにおいて,正確な励起状態ポテンシャルエネルギー面を計算し,古典的スケーラブルなEOM-CCSD法と比較した。
本研究は、q-sc-EOMアプローチを用いた励起状態量子化学における量子有用性への道を探る。
我々は,デビッドソンアルゴリズムとベースローテーション・グループ化による大きなスケーリングボトルネックを軽減しつつ,O(N$^{12}$)からO(N$^{5}$)への測定スケーリングを低減し,様々な誤差軽減戦略により,励起状態におけるゲートおよび測定誤差を低減する量子ハードウェア上での手法を実装しながら,その精度を評価する。
q-sc-EOMアルゴリズムのハードウェア実装は、M3の読み出し誤差と対称性予測の緩和によって強化され、ゲートノイズを主な誤差源として、合理的に正確な励起状態エネルギーを生成する。
これにより、正確で拡張性があり、一般的に適用可能な量子励起状態法が量子ユーティリティの可能性を秘めつつ、進歩を必要とする重要な問題を特定できる。
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