論文の概要: Unified adiabatic and diabatic excited-state description via the ensemble-variational quantum eigensolver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.17317v1
• Date: Sun, 19 Apr 2026 08:16:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 13:37:32.988191
• Title: Unified adiabatic and diabatic excited-state description via the ensemble-variational quantum eigensolver
• Title（参考訳）: アンサンブル変分量子固有解器による単一断熱励起状態記述
• Authors: Christophe Soule, Bruno Senjean, Benjamin Lasorne,
• Abstract要約: アンサンブル変分量子固有解法は3つ以上の結合電子状態を含むモデルに一般化可能であることを示す。 我々のアプローチは、いくつかの興味のある状態に特異的に適応した量子回路の開発に伴う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Within the present noisy intermediate-scale quantum-computing era, hybrid quantum-classical-processor algorithms have emerged as promising avenues for tackling electronic-structure eigenproblems. Among them, the so-called ensemble-variational quantum eigensolver has been designed to treat ground and excited states on an equal footing and proven effective in capturing features such as conical intersections and avoided crossings between two electronic states, as we recently demonstrated for formaldimine. We also showed on that example how the underlying ensemble-variational principle was prone to provide a quasi-diabatic representation "for free". To date, this method has been limited to computing only two eigenstates of a Hamiltonian. The aim of the present paper is to show how and under what conditions this can be generalized to models that involve three coupled electronic states or more. Our approach relies on designing a parameterized basis transformation that can directly be implemented on a quantum computer for further post-treatment. This nontrivial step is accompanied by the development of quantum circuits specifically adapted to the several states of interest. An algebraic optimization strategy for the parameters of the basis transformation is formulated to obtain the target eigenstates as well as the optimally diabatic states under various objective flavors of the ensemble-variational principle. Our approach was tested for addressing the first three coupled electronic states of the H$_4^+$ molecular ion as a proof of principle, with three electrons in four spatial orbitals, along various geometries.
• Abstract（参考訳）: 現在のノイズの多い中間量子計算時代において、ハイブリッド量子古典プロセッサアルゴリズムは電子構造固有プロブレムに対処するための有望な道として現れてきた。 これらのうち、いわゆる「アンサンブル偏差量子固有解法」は、基底状態と励起状態が等しく、円錐交叉や2つの電子状態間の交差などの特徴を捉えるのに有効であることが証明された。 また、この例では、アンサンブル・変分原理が「自由」な準ダイバティック表現を提供することがいかに困難であったかを示した。 これまでのところ、この方法はハミルトニアンの2つの固有状態しか計算できない。 本研究の目的は、3つ以上の結合電子状態を含むモデルに対して、どのように、どのような条件で一般化できるかを示すことである。 提案手法は, 量子コンピュータに直接実装可能なパラメータ化基底変換を設計し, さらなる処理後処理を行うことに依存する。 この非自明なステップは、いくつかの興味のある状態に特異的に適応した量子回路の開発に伴う。 基底変換のパラメータに対する代数的最適化戦略を定式化し、目標固有状態と、アンサンブル・変分原理の様々な目的フレーバーの下で最適に2元状態を得る。 我々の手法は、H$_4^+$分子イオンの最初の3つの結合電子状態に、4つの軌道軌道に3つの電子を様々な測地に沿って配置した原理の証明として対処するために試験された。

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