論文の概要: Generative Circuit Design for Quantum-Selected Configuration Interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.09756v1
• Date: Fri, 10 Apr 2026 16:00:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-14 20:13:15.65934
• Title: Generative Circuit Design for Quantum-Selected Configuration Interaction
• Title（参考訳）: 量子選択型構成相互作用のための生成回路設計
• Authors: Ryota Kemmoku, Qi Gao, Shu Kanno, Kimberlee Keithley, Ikko Hamamura, Naoki Yamamoto, Kouhei Nakaji,
• Abstract要約: 量子選択構成相互作用(QSCI)は、ノイズの多い量子デバイス上で電子基底状態を近似するための実現可能なアプローチとして登場した。 本稿では、QSCIサブスペースエネルギーに基づいてトレーニングされたトランスフォーマーポリシーを用いて、アザッツ構造を最適化した生成量子固有解器(GQE)ベースのフレームワークを提案する。 その結果, 最適化回路は時間発展回路よりもゲート数が少なく, 化学的精度が低いことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.398808065615575
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum-selected configuration interaction (QSCI) has emerged as a feasible approach for approximating electronic ground states on noisy quantum devices toward large-system demonstrations. In QSCI, Slater determinants are sampled from a quantum-prepared state, and the Hamiltonian is then diagonalized in the sampled subspace. To create a high-quality subspace under hardware constraints, the design of the state-preparation circuit is crucial. Here, we present a Generative Quantum Eigensolver (GQE)-based framework that optimizes ansatz structures using a Transformer policy trained on the QSCI subspace energy. We validate the framework on N2 in active spaces of up to 32 qubits. We found that the optimized circuits reach chemical precision with substantially lower gate counts than time-evolved circuits. Quantitatively, this corresponds to an average reduction of 98% in the required two-qubit gate count relative to the single-step first-order Trotterized approximation and 83% relative to the qDRIFT approximation. Furthermore, the resulting wavefunctions are competitive with heat-bath configuration interaction (HCI) in terms of compactness. In stretched-bond, strongly correlated regimes, they achieve chemical precision with subspaces that are 50% smaller than those required by HCI.
• Abstract（参考訳）: 量子選択構成相互作用(QSCI)は、ノイズの多い量子デバイス上での電子基底状態の大規模システムデモへの近似可能なアプローチとして登場した。 QSCIでは、スレーター行列式は量子準備状態からサンプリングされ、ハミルトニアンは標本化された部分空間で対角化される。 ハードウェア制約の下で高品質なサブスペースを作成するためには、状態準備回路の設計が不可欠である。 本稿では、QSCIサブスペースエネルギーに基づいてトレーニングされたTransformerポリシーを用いて、アザッツ構造を最適化する生成量子固有解法(GQE)に基づくフレームワークを提案する。 最大32キュービットの活性空間におけるN2上のフレームワークを検証する。 その結果, 最適化回路は時間発展回路よりもゲート数が少なく, 化学的精度が低いことがわかった。 定量的には、これは1段階のトロッター化近似に対して必要な2ビットゲート数の平均98%、qDRIFT近似に対して83%の減少に相当する。 さらに、得られた波動関数は、コンパクト性の観点から熱バス構成相互作用(HCI)と競合する。 強相関の強いストレッチボンドでは、HCIで要求されるものよりも50%小さい部分空間で化学的精度を達成する。

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