論文の概要: Quantum resources in non-stoquastic quantum annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.09995v1
• Date: Mon, 08 Jun 2026 18:00:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-10 15:40:58.108777
• Title: Quantum resources in non-stoquastic quantum annealing
• Title（参考訳）: 非確率量子アニールにおける量子資源
• Authors: Chiara Capecci, Sebastian Nagies, Naga Dileep Varikuti, Philipp Hauke,
• Abstract要約: エントロピーと安定化器のレニイエントロピーがいかに古典計算を指数関数的に困難にするかを示す。 以上の結果から,非確率アニーリングにおける量子性能の向上は,量子計算資源の存在と矛盾することが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum annealing promises to solve combinatorial optimization problems by preparing the ground state of a target Hamiltonian. Standard annealing protocols are, however, stoquastic and can thus be simulated by sign-problem-free quantum Monte-Carlo methods. To obtain a true quantum advantage, it has been proposed to use non-stoquastic catalyst Hamiltonians. Active only at intermediate stages of the protocol, these can, for certain problems, convert first-order into second-order quantum phase transitions and thus permit an exponential speedup over the stoquastic protocol. At the same time, the non-stoquastic catalyst renders quantum Monte-Carlo methods inefficient. It remains, however, an open question how other classical computation methods are affected by the non-stoquastic terms. We address this question by computing quantum resources -- entanglement entropy and stabilizer Rényi entropy -- whose presence makes classical computations based on tensor networks and stabilizer-tableau methods exponentially hard. We compare these with the spectral gap along the annealing path for two paradigmatic benchmark models, the fully connected $p$-spin model and a geometrically local Ising model. While the exact behavior shows a subtle dependency on the underlying model and the annealing path, our numerics suggest consistently that the scaling of entanglement and non-stabilizerness is at least maintained in the deeply non-stoquastic regime and in some cases even significantly enhanced. Our results thus suggest that improvements of quantum performance in non-stoquastic annealing coincide with significant presence of quantum computational resources.
• Abstract（参考訳）: 量子アニールは、ターゲットハミルトニアンの基底状態を作成することで組合せ最適化問題を解決することを約束する。 しかし、標準的なアニーリングプロトコルは確率的であり、したがって符号プロブレムのない量子モンテカルロ法でシミュレートすることができる。 真の量子優位性を得るために、非確率触媒ハミルトニアンを用いることが提案されている。 プロトコルの中間段階でのみ動作するため、特定の問題に対して、一階述語を二階量子相転移に変換することができ、したがって確率的プロトコルの指数的なスピードアップが許される。 同時に、非確率触媒は量子モンテカルロ法を非効率にレンダリングする。 しかし、他の古典的な計算手法が非確率的な項によってどのように影響を受けるかは未解決のままである。 この問題は、量子リソース(エンタングルメントエントロピーとスタビライザーのレニイエントロピー)を計算することで解決される。 これらを、2つのパラダイム的ベンチマークモデル、完全に連結された$p$-spinモデルと幾何学的に局所的なIsingモデルに対するアニーリングパスに沿ったスペクトルギャップと比較する。 正確な振る舞いは、基礎となるモデルとアニーリングパスに微妙に依存していることを示しているが、我々の数値は、絡み合いと非安定性のスケーリングは、少なくとも非確率的な状態において維持され、場合によってはさらに大幅に強化されていることを一貫して示唆している。 以上の結果から,非確率アニーリングにおける量子性能の向上は,量子計算資源の存在と矛盾することが示唆された。

関連論文リスト

• Grassmann Variational Monte Carlo with neural wave functions [45.935798913942904]
  ヒルベルト空間のグラスマン幾何学の観点から、Pfau et al.citepfau2024accurateによって導入された枠組みを定式化する。 正方格子上のハイゼンベルク量子スピンモデルに対する我々のアプローチを検証し、多くの励起状態に対して高精度なエネルギーと物理観測値を達成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-14T13:53:13Z)
• Calibration of Quantum Devices via Robust Statistical Methods [45.464983015777314]
  量子パラメータ学習の最先端技術に対するベイズ推論の高度な統計的手法を数値解析する。 既存のアプローチ、すなわち多モード性および高次元性において、これらのアプローチの利点を示す。 我々の発見は、オープン量子システムの力学を学習する量子キャラクタリゼーションの課題に応用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-09T15:22:17Z)
• Looking elsewhere: improving variational Monte Carlo gradients by importance sampling [41.94295877935867]
  ニューラルネットワーク量子状態(NQS)は、量子多体波動関数を表現するために強力で表現力のあるアンサッツを提供する。 量子化学で現れる急激なピーク波動関数のようないくつかのシナリオは、変動最適化の有効性を阻害する高分散勾配推定器をもたらすことが知られている。 本研究では、適応的に調整された重要度サンプリングを用いて、これらのサンプリング問題に取り組むための体系的戦略について検討する。 提案手法により,バニラVMCの計算コストを,高ピークの量子化学波動関数をターゲットとした場合,最大100倍に削減できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-07T18:00:03Z)
• Quantum Annealing Algorithms for Estimating Ising Partition Functions [2.8311048083168657]
  イジングスピングラスの分割関数の推定は、統計物理学、最適化、機械学習において重要である。 この研究は量子力学を計算複雑性で橋渡しし、スピングラス熱力学における量子優位性への実践的な経路を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-30T14:09:40Z)
• Projective Quantum Eigensolver with Generalized Operators [0.0]
  PQEフレームワークにおける閉形式残留方程式の観点から一般化作用素を決定する手法を開発する。 いくつかの分子系への応用により、アンザッツは単体、二重体、三重体を含む(異方性)UCCと同様の精度を達成できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-21T15:40:22Z)
• Variational Coherent Quantum Annealing [0.0]
  本稿では,量子部を量子アニールのコヒーレンス時間内で厳密に動作させるハイブリッド古典量子コンピューティングパラダイムを提案する。 進化の始まりと終わりに消滅する補助ハミルトン群を導入し、プロセス中のエネルギーギャップを増大させる。 我々は6つの変分パラメータとデバイスコヒーレンス時間内での持続時間で基底状態誤差を大幅に低減する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-03T17:53:03Z)
• Fighting noise with noise: a stochastic projective quantum eigensolver [0.0]
  本稿では,量子状態の必要なサンプリングにおいて,物理観測値の2次低減につながる新しい手法を提案する。 この方法は、量子デバイス上の一般化学のための励起状態計算やシミュレーションに応用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-26T09:22:06Z)
• Quantum Thermal State Preparation [39.91303506884272]
  量子マスター方程式をシミュレートするための簡単な連続時間量子ギブスサンプリングを導入する。 我々は、特定の純ギブス状態を作成するための証明可能かつ効率的なアルゴリズムを構築した。 アルゴリズムのコストは温度、精度、混合時間に依存している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-31T17:29:56Z)
• Sampling, rates, and reaction currents through reverse stochastic quantization on quantum computers [0.0]
  量子コンピュータを用いて問題に対処する方法を示す。 局所最小値から逃れるハイブリッド量子古典サンプリング手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-25T18:04:52Z)
• Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the spin-boson model [68.8204255655161]
  量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。 変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。 量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。