論文の概要: Hamiltonian-Aware ADAPT Variational Quantum Eigensolver for Molecular Ground-State Simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.13118v1
- Date: Thu, 11 Jun 2026 09:44:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.706572
- Title: Hamiltonian-Aware ADAPT Variational Quantum Eigensolver for Molecular Ground-State Simulation
- Title（参考訳）: 分子基底状態シミュレーションのためのハミルトン型ADAPT変分量子固有解器
- Authors: Runhong He, Chao Liu, Xin Hong, Qiaozhen Chai, Junyuan Zhou, Ji Guan, Guolong Cui, Shenggang Ying,
- Abstract要約: 本稿では,不適切な演算子選択と劣化演算子の蓄積に対処するハミルトニアン・アウェア (HA) ADAPT-VQEアルゴリズムを提案する。
ハミルトン情報を導入して既存の基準の局所的な制約を破り、物理的に意味のある励起演算子を優先し、古典的あるいは量子的な計算オーバーヘッドを余分に伴わない。
また,不適切な選択と避けられない劣化に起因する冗長な励起演算子を識別・解析する問題適応手法を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.162876846520374
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Designing compact ansätze in Variational Quantum Eigensolver (VQE) is crucial for solving energetic problems of practical molecules on near-term quantum devices. However, existing Adaptive Derivative-Assembled Pseudo-Trotter (ADAPT) ansätze face two challenges: improper operator selection and accumulation of degraded operators. In this paper, we propose the Hamiltonian-Aware (HA) ADAPT-VQE algorithm to address these issues. First, we establish a novel excitation operator selection criterion. It breaks the local constraint of existing criteria by incorporating Hamiltonian information, prioritizes physically meaningful excitation operators, and incurs no extra classical or quantum computational overhead. Furthermore, we develop a problem-adaptive method for discriminating and pruning redundant excitation operators stemming from improper selection and inevitable degradation. This method balances redundant operator pruning and convergence guarantee, and is applicable to ansätze with arbitrary scales. Systematic numerical experiments on typical strongly correlated molecular systems demonstrate that our HA-ADAPT-VQE avoids energy plateaus and outperforms baseline algorithms in terms of energy error, ansatz size, and measurement cost. This work offers an efficient, robust ansatz construction paradigm, facilitating the development and practical deployment of large-scale VQE in quantum chemistry.
- Abstract（参考訳）: 変動量子固有解法(VQE)におけるコンパクトアンセッツェの設計は、短期量子デバイス上での実用分子のエネルギー問題を解く上で重要である。
しかし、既存のAdaptive Derivative-Assembled Pseudo-Trotter (ADAPT) は、不適切な作用素の選択と劣化した作用素の蓄積という2つの課題に直面している。
本稿では,これらの問題に対処するハミルトン・アウェア (HA) ADAPT-VQE アルゴリズムを提案する。
まず,新しい励起演算子選択基準を確立する。
ハミルトン情報を導入して既存の基準の局所的な制約を破り、物理的に意味のある励起演算子を優先し、古典的あるいは量子的な計算オーバーヘッドを余分に伴わない。
さらに,不適切な選択と避けられない劣化に起因する冗長な励起演算子を識別・解析する問題適応手法を開発した。
この方法は冗長作用素のプルーニングと収束保証のバランスをとり、任意のスケールでアンセーゼに適用できる。
典型的強相関分子系の数値実験により、HA-ADAPT-VQEはエネルギープラトーを回避し、エネルギー誤差、アンザッツサイズ、測定コストの点でベースラインアルゴリズムより優れていることが示された。
この研究は、量子化学における大規模VQEの開発と実用化を促進する、効率的で堅牢なアンザッツ構築パラダイムを提供する。
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