論文の概要: Ansätz Expressivity and Optimization in Variational Quantum Simulations of Transverse-field Ising Model Across System Sizes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20961v1
- Date: Wed, 22 Apr 2026 18:00:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.116129
- Title: Ansätz Expressivity and Optimization in Variational Quantum Simulations of Transverse-field Ising Model Across System Sizes
- Title（参考訳）: 逆場イジング模型の変分量子シミュレーションにおけるAnsätz表現性と最適化
- Authors: Ashutosh P. Tripathi, Nilmani Mathur, Vikram Tripathi,
- Abstract要約: 本稿では, 変分量子固有解法(VQE)の基底状態, 特に絡み合いエントロピー(TFIM)への応用について検討する。
VQEの結果を、正確な対角化に対してベンチマークし、異なるシステムサイズとジオメトリーにわたる絡み合い特性を解析することにより、臨界現象を捕捉するアルゴリズムの有効性を評価する。
- 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 explore the application of the Variational Quantum Eigensolver (VQE) to investigate the ground state properties, particularly the entanglement entropy, of the Transverse Field Ising Model (TFIM) in one, two, and three dimensions, considering systems of up to 27 spins. By benchmarking VQE results against exact diagonalization and analyzing the entanglement properties across different system sizes and geometries, we assess the algorithm's effectiveness in capturing critical phenomena. Using results of TFIM, we also investigate how VQE's expressivity and optimization influence the simulation of highly entangled quantum states. We employ different ansätze: the hardware-efficient EfficientSU2 from Qiskit, the physics-inspired Hamiltonian Variational ansätz (HVA) and HVA with symmetry breaking, and benchmark their performance using energy variance, entanglement entropy, spin correlations, and magnetization. We further discuss the implications for scaling these methods to larger quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,最大27スピンの系を考慮した変分量子固有解法(VQE)の基底状態特性,特に絡み合いエントロピーを1次元,2次元,3次元で検討する。
VQEの結果を、正確な対角化に対してベンチマークし、異なるシステムサイズとジオメトリーにわたる絡み合い特性を解析することにより、臨界現象を捕捉するアルゴリズムの有効性を評価する。
また、TFIMの結果を用いて、VQEの表現性と最適化が高絡み合った量子状態のシミュレーションに与える影響についても検討する。
我々は、Qiskitのハードウェア効率効率効率SU2、物理に着想を得たハミルトン変分アンセッツ(HVA)とHVAを対称性の破れで採用し、エネルギー分散、絡み合いエントロピー、スピン相関、磁化を用いてそれらの性能をベンチマークする。
さらに、これらの手法を大規模量子システムに拡張することの意味について論じる。
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