論文の概要: Mitigating Noise-Induced Barren Plateaus Using a Non-Unitary Ansatz: Application to Molecular Electronic Transport
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.30572v1
- Date: Thu, 28 May 2026 21:06:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-01 20:56:50.233948
- Title: Mitigating Noise-Induced Barren Plateaus Using a Non-Unitary Ansatz: Application to Molecular Electronic Transport
- Title（参考訳）: 非単体アンザッツによる騒音誘起バレン高原の緩和:分子電子輸送への応用
- Authors: Sasanka Dowarah, Abeda Sultana Shamma, Yazdan Maghsoud, G. Andrés Cisneros, Michael Kolodrubetz,
- Abstract要約: 可変アンサッツに非単元要素を導入することで、オープン量子系におけるNIBPを緩和できることを示す。
また、これらのアイデアを、オリゴフェニルエチニレンスルファーメチル(OPE-SMe)を介して電子輸送をシミュレートすることで、現実的な量子化学システムに拡張する。
この結果から,NISQハードウェア上での開系定常状態をシミュレーションするために,非単体変分アンスターゼがスケーラブルで物理的に基礎的な経路を提供することがわかった。
- 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: Variational quantum algorithms (VQAs) offer a promising route toward simulating many-body quantum systems on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) hardware. However, their scalability is severely limited by noise-induced barren plateaus (NIBPs), where hardware noise causes the gradients of the cost function to vanish exponentially with circuit depth, rendering optimization impossible. In this work, we demonstrate that introducing nonunitary elements into the variational ansatz can mitigate NIBPs in open-quantum systems. Using an analytically tractable infinite-range dissipative Ising model, we show that a nonunitary ansatz restores finite gradients in the presence of depolarizing noise, enabling convergence to the correct symmetry-broken steady state. We also develop a Floquet-type variational ansatz in which each layer repeats the same parameters, reducing the deep variational circuit to an effective quantum channel whose fixed points can be analyzed directly. We then extend these ideas to a realistic quantum-chemistry system by simulating electron transport through Oligophenylethynylene-sulfurmethyl (OPE-SMe) using Hamiltonians and jump operators of the model derived from first-principles polarizable QM/MM calculations. Our results show that nonunitary variational ansätze provide a scalable and physically grounded route for simulating open-system steady states on NISQ hardware, offering a pathway to overcoming one of the limitations of current quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)ハードウェア上で多体量子システムをシミュレートするための有望な経路を提供する。
しかし、そのスケーラビリティはノイズ誘起バレン台地(NIBP)によって著しく制限されており、ハードウェアノイズはコスト関数の勾配を回路深さで指数関数的に消失させ、レンダリングの最適化は不可能である。
本研究では,非単元元素を変分アンザッツに導入することにより,オープン量子系におけるNIBPの緩和効果を示す。
解析的に抽出可能な無限範囲散逸性イジングモデルを用いて、非単位アンザッツが非偏極雑音の存在下で有限勾配を復元し、正しい対称性破壊定常状態への収束を可能にすることを示す。
また,各層が同じパラメータを繰り返すFloquet型変分アンサッツを開発し,固定点を直接解析できる実効量子チャネルに深部変分回路を還元する。
次に、ハミルトニアンおよび第一原理偏光性QM/MM計算から導かれるモデルのジャンプ演算子を用いて、オリゴフェニルエチニレンスルファーメチル(OPE-SMe)を介して電子輸送をシミュレートすることで、これらのアイデアを現実的な量子化学システムに拡張する。
この結果から,非単体変分アンセッツェは,NASQハードウェア上でのオープンシステム定常状態をシミュレーションし,現在の量子ハードウェアの限界の1つを克服するための経路を提供する。
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