論文の概要: A Quantum Multi-Programming Framework to Maximize Quantum Resources for the LUCJ Ansatz
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12614v1
- Date: Tue, 12 May 2026 18:04:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-14 23:30:27.60359
- Title: A Quantum Multi-Programming Framework to Maximize Quantum Resources for the LUCJ Ansatz
- Title（参考訳）: LUCJアンザッツにおける量子資源の最大化のための量子マルチプログラミングフレームワーク
- Authors: Milana Bazayeva, Abigail McClain Gomez, Kenneth M. Merz,
- Abstract要約: 本稿では,局所ユニタリクラスタ・ジャストロウ(LUCJ)の量子マルチプログラミングによる量子化学問題への取り組みを提案する。
分子系の基底状態エネルギーはサンプルベース量子対角化(SQD)によって得られる
クロストークは、マルチプログラミングフレームワークにおいて既知の問題であり、シミュレーションされたシステムの基底エネルギー推定を損なう可能性がある。
- 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: In the context of quantum computing, efficient resource management is crucial for optimizing throughput on cloud-based platforms and maximizing hardware utilization. In the present work, we propose an approach to tackle quantum chemistry problems via quantum multi-programming of the Local Unitary Cluster Jastrow (LUCJ) ansätze. The ground-state energy of the molecular system is obtained via Sample-based quantum diagonalization (SQD), further refined by its extended version (ext-SQD). Building upon the Qiskit Experiments package, which already supports parallel execution functionality for general tasks, we developed a novel parallel experiment class tailored for quantum chemistry problems. Cross-talk is a known issue in the multi-programming frameworks and can corrupt the ground-energy estimation of the simulated systems. To assess its impact within our approach, we simulated two conformations of the ethanol molecule: one at the equilibrium state (EtOH$_{Eq}$), and one with the O-H bond stretched to 1.2 ${Å}$ (EtOH$_{1.2}$). We defined three different layouts that we executed in a randomized fashion, alternating serial and parallel execution within 10 independent replicates. The single modality of each circuit was kept as a baseline to evaluate the effect of cross-talk induced by quantum multi-programming. The energies obtained at the first-, last- and ext-SQD iteration were compared to the classical Heat-bath Configuration Interaction (HCI) reference. Our findings highlight the viability of a quantum multi-programming workflow for quantum chemistry as the robust post-processing protocol effectively mitigates possible cross-talk induced noise. At the final step of the configuration recovery process, the energy difference relative to the HCI reference is negligible, within 0.001 kcal/mol.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの文脈では、クラウドベースのプラットフォーム上でのスループットを最適化し、ハードウェア利用を最大化するために、効率的なリソース管理が不可欠である。
本研究では,局所単位クラスタ・ジャストロー(LUCJ)の量子マルチプログラミングによる量子化学問題への取り組みを提案する。
分子系の基底状態エネルギーはサンプルベースの量子対角化(SQD)によって得られ、その拡張バージョン(ext-SQD)によってさらに洗練される。
一般的なタスクに対して並列実行機能をすでにサポートしているQiskit Experimentsパッケージをベースとして,量子化学問題に適した並列実験クラスを開発した。
クロストークは、マルチプログラミングフレームワークにおいて既知の問題であり、シミュレーションされたシステムの基底エネルギー推定を損なう可能性がある。
エタノール分子の平衡状態(EtOH$_{Eq}$)とO-H結合(EtOH$_{1.2}$)の2つの配座をシミュレートした。
ランダムに実行した3つの異なるレイアウトを定義し、シリアルと並列実行を10個の独立した複製で交互に実行しました。
各回路の単一モダリティは、量子マルチプログラミングによって誘導されるクロストークの効果を評価するためのベースラインとして保持された。
第1、第1、第2のSQDイテレーションで得られたエネルギーは、古典的な熱バス構成相互作用(HCI)の参照と比較された。
本研究は, 量子化学のための量子マルチプログラミングワークフローの実現可能性を明らかにするものである。
構成回収工程の最終段階では、HCI基準に対するエネルギー差は0.001kcal/mol以内で無視できる。
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