論文の概要: Qubit-efficient variational algorithm for nuclear structure
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.30261v1
- Date: Thu, 28 May 2026 17:24:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-30 02:45:56.583396
- Title: Qubit-efficient variational algorithm for nuclear structure
- Title（参考訳）: 原子核構造に対する量子効率変動アルゴリズム
- Authors: Chandan Sarma, Paul Stevenson,
- Abstract要約: 殻モデル記述中の核基底状態の構造を研究するために,3つのクビットマッピング戦略を比較した。
これらの3つのマッピングは、p$-shell核の10ドルBでテストされ、各マッピングの基底状態を見つけるのに必要な量子リソースを比較した。
我々は、量子ビット効率のマッピングを拡張し、さらに1つの中核の基底状態を12ドルCで調べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we compare three qubit-mapping strategies to study the structure of the nuclear ground state within the shell model description employing the Variational Quantum Eigensolver (VQE) approach. Although the initial point for different mappings is a Hamiltonian matrix in many-body particle basis or Slater determinant (SD) basis, the structure of the trial wavefunction and resource counts are different for each mapping. These three mappings are tested for a mid $p$-shell nucleus $^{10}$B and compared the quantum resources required to find the ground state for each mapping. Further, we extend the qubit-efficient mapping to study the ground state of one more mid $p$-shell nucleus $^{12}$C. We run circuits up to 26-qubits representing their ground states on a noisy simulator (IBM's FakeFez backend) and quantum hardware ($ibm\_fez$). The best post-error mitigated results from the hardware for $^{10}$B ground state is obtained following SD to qubit mapping with a percent error of 0.21 \%. The percent errors for the same state following cSD and pnSD mapping are 3.37 and 8.88 \%, respectively. On the other hand, following the cSD mapping, the post-error mitigated ground state energy of $^{12}$C is 6.82 \% away from the exact result. We further evaluate the fidelity of the VQE wavefunctions obtained from hardware with respect to the shell model wavefunctions for the cSD mapping. This cSD mapping can be useful for scaling the VQE algorithm for complex nuclei across different mass regions in terms of qubit efficiency.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,変分量子固有解法(VQE)を用いた貝殻モデル記述における核基底状態の構造を研究するための3つのクビットマッピング戦略を比較する。
異なる写像の初期点は、多体粒子基底あるいはスレーター行列(SD)基底におけるハミルトン行列であるが、各写像に対して試行波動関数と資源数の構造が異なる。
これらの3つのマッピングは、$p$シェルの核である$^{10}$Bでテストされ、各マッピングの基底状態を見つけるのに必要な量子資源を比較した。
さらに、qubit- efficient mapping を拡張して、もう1つの$p$-shell core $^{12}$C の基底状態を研究する。
私たちは、ノイズの多いシミュレータ(IBMのFakeFezバックエンド)と量子ハードウェア(ibm\_fez$)上で、その基底状態を表す26量子ビットの回路を実行します。
ハードウェアによる$^{10}$B基底状態の最良のエラー後の軽減結果は、SDからqubitマッピングの後に取得され、そのエラーは0.21 \%である。
cSDとpnSDマッピングに続く同じ状態のエラーは、それぞれ3.37および8.88 \%である。
一方、cSDマッピングに続いて、エラー後の基底状態エネルギーである$^{12}$C は、正確な結果から 6.82 % 離れている。
cSDマッピングのためのシェルモデル波動関数に関して,ハードウェアから得られたVQE波動関数の忠実度をさらに評価する。
このcSDマッピングは、量子ビット効率の観点から、異なる質量領域にわたる複雑な核のVQEアルゴリズムのスケーリングに有用である。
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