論文の概要: Quantum Simulation of Magnetic Materials: from Ab-Initio to NISQ

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.10667v1
• Date: Mon, 11 May 2026 14:50:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.910655
• Title: Quantum Simulation of Magnetic Materials: from Ab-Initio to NISQ
• Title（参考訳）: 磁性材料の量子シミュレーション:Ab-InitioからNISQへ
• Authors: Pascal Stadler, Florian G. Eich, Benedikt M. Schoenauer, Peter Schmitteckert, Michael Marthaler, Gary Schmiedinghoff, Peter K. Schuhmacher, Sebastian Zanker,
• Abstract要約: 我々は三塩化クロム単分子膜の低エネルギー磁気励起、特にスピン波スペクトルをシミュレートした。 最大48量子ビットのシステムに対する結果は、古典的なベンチマークに対して検証される。 この結果から,量子コンピュータへの商用クラウドアクセスを通じて,実物質の有用な量子シミュレーションが可能になった。
• 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: Quantum computers are increasingly accessible, yet demonstrations of physically meaningful simulations for real materials remain scarce. In our work we simulate low-energy magnetic excitations, specifically spin-wave spectra, of chromium tri-halide monolayers. Starting from ab-initio electronic structure calculations for these two-dimensional magnets, we derive an effective spin model and simulate low-energy spin excitations using a real-time propagation of the spin system on the commercial quantum computing cloud platform IQM Resonance. The results for systems with up to 48 qubits are validated against classical benchmarks. While some spectral features remain challenging for today's NISQ devices, our simulation achieves good agreement at quasi-constant wall-time scaling, compared to the exponential scaling of classical methods. Our results demonstrate that, even in the absence of quantum advantage, useful quantum simulations of real materials are becoming possible for domain experts via commercial cloud access to quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータはますますアクセスしやすくなっているが、実際の物質に対する物理的に意味のあるシミュレーションのデモはいまだ少ない。 本研究では、三塩化クロム単分子膜の低エネルギー磁気励起、特にスピン波スペクトルをシミュレートする。 これら2次元磁石のab-initio電子構造計算から始めると、実効スピンモデルが導出され、商用量子コンピューティングクラウドプラットフォームIQM共振器上でのスピンシステムのリアルタイム伝播を用いて低エネルギースピン励起がシミュレートされる。 最大48量子ビットのシステムに対する結果は、古典的なベンチマークに対して検証される。 現在のNISQデバイスでは、いくつかのスペクトル特性は依然として困難であるが、従来の手法の指数的スケーリングと比較して、準コンスタントなウォールタイムスケーリングでは良い一致を達成している。 この結果から,量子コンピュータへの商用クラウドアクセスを通じて,実物質の有用な量子シミュレーションが可能になった。

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