論文の概要: Automated Unitary Coupled Cluster Circuit Design via Differentiable Quantum Architecture Search

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.28049v1
• Date: Wed, 27 May 2026 06:50:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-28 17:38:55.826495
• Title: Automated Unitary Coupled Cluster Circuit Design via Differentiable Quantum Architecture Search
• Title（参考訳）: 微分可能な量子アーキテクチャ探索による一元結合クラスタ回路の自動設計
• Authors: Jianpeng Chen, Zirui Sheng, Cunxi Gong, Weitang Li,
• Abstract要約: UCCSD演算子プールに基づく回路設計フレームワークとして、微分可能量子アーキテクチャ探索(DQAS)を導入する。 両戦略がコンパクト回路方式のADAPT-VQEよりも精度が高く,CNOTゲートも少ないことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2386300676469673
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Designing compact and accurate circuits for the variational quantum eigensolver (VQE) is a central challenge in near-term quantum chemistry. Existing adaptive methods such as ADAPT-VQE design circuits by iteratively selecting operators from a predefined pool guided by gradient information and greedy heuristics. In this work, we adopt differentiable quantum architecture search (DQAS) as a circuit design framework based on the UCCSD operator pool, and introduce two complementary strategies: a global mode that simultaneously optimizes all operator selections, and a layerwise mode that constructs circuits incrementally while preserving previously learned structure. By relaxing discrete operator selection into a continuous differentiable optimization, DQAS enables gradient-based exploration over the combinatorial space of UCC circuit architectures. Benchmarks on BeH2, H4, LiH, H6, and H2O (8-14 qubits) show that both strategies achieve higher accuracy and fewer CNOT gates than ADAPT-VQE in the compact circuit regime, with up to 2.7-fold accuracy improvement for H2O and CNOT reductions of 13-17% at equivalent circuit depths. Benchmarks on the qubit-excitation-based (QEB) operator pool confirm that both advantages generalize beyond UCCSD. These results demonstrate that differentiable architecture search provides an effective and generalizable framework for designing accurate and compact VQE circuits in near-term quantum chemistry.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解器(VQE)のためのコンパクトで正確な回路を設計することは、短期量子化学における中心的な課題である。 勾配情報やグリーディヒューリスティックスによって導かれる事前定義されたプールから演算子を反復的に選択することで、ADAPT-VQE設計回路などの既存の適応手法を設計する。 本研究では、UCCSD演算子プールに基づく回路設計フレームワークとして、微分可能量子アーキテクチャ探索(DQAS)を採用し、全ての演算子選択を同時に最適化するグローバルモードと、以前に学習した構造を保存しながら回路を段階的に構築する階層ワイズモードの2つの相補的な戦略を導入する。 離散演算子選択を連続的な微分可能最適化に緩和することにより、DQASはUCC回路アーキテクチャの組合せ空間上の勾配に基づく探索を可能にする。 BeH2, H4, LiH, H6, H2O (8-14 qubits) のベンチマークでは、両戦略がADAPT-VQEよりも精度が高くCNOTゲートが少ないことが示されている。 qubit-excitation-based (QEB) 演算子プールのベンチマークでは、両方の利点が UCCSD を超えて一般化されることが確認されている。 これらの結果は、微分可能なアーキテクチャ探索が、短期量子化学において正確でコンパクトなVQE回路を設計するための効果的で一般化可能なフレームワークを提供することを示した。

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