論文の概要: Exceptional-Point-Anchored Variational Quantum Eigensolver for Non-Hermitian Many-Body Phase Diagrams: Bridging Skin-Effect Topology and Entanglement Criticality on NISQ Hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.18916v1
- Date: Wed, 17 Jun 2026 10:43:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 09:07:56.928454
- Title: Exceptional-Point-Anchored Variational Quantum Eigensolver for Non-Hermitian Many-Body Phase Diagrams: Bridging Skin-Effect Topology and Entanglement Criticality on NISQ Hardware
- Title（参考訳）: 非エルミート多体相図用例外点アンカレート変分量子固有解器:NISQハードウェアにおけるブラッジスキン効果トポロジーと絡み合い臨界
- Authors: Akoramurthy B, Surendiran B, Xiaochun Cheng,
- Abstract要約: 非エルミート多体系をシミュレーションする量子アルゴリズムであるB-VQE(Biorthogonal Variational Quantum Eigensolver)を導入する。
非エルミート量子物質は例外的な点、パリティ時間対称性の破れ、非エルミート皮膚効果を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.006594927582348
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce the Biorthogonal Variational Quantum Eigensolver (B-VQE), a quantum algorithm for simulating non-Hermitian many-body systems on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) hardware. Non-Hermitian quantum matter exhibits exceptional points, parity-time symmetry breaking, and non-Hermitian skin effects, yet existing quantum algorithms often rely on costly post-selection procedures and are not designed to capture biorthogonal eigenstates. B-VQE employs independent variational circuits to represent the left and right eigenstates of a non-Hermitian Hamiltonian and optimizes a biorthogonal objective function that directly tracks non-Hermitian phase transitions. The framework incorporates an Exceptional-Point Detector (EPD) that identifies exceptional points through a hardware-native coalescence metric and a Non-Hermitian Quantum Geometric Tensor (NH-QGT) readout that distinguishes state-topological and band-topological signatures in interacting many-body systems. To overcome the exponential overhead associated with conventional non-Hermitian simulation, we develop an importance-sampling mitigation strategy that removes the need for ancilla-based post-selection while retaining polynomial computational scaling. We validate the approach on three representative models: a non-Hermitian Hubbard chain, a non-Hermitian XXZ spin chain, and a two-dimensional non-Hermitian (t)-(J) model. B-VQE achieves relative energy errors below (5\times10^{-3}) and locates exceptional points with high accuracy on noise-free simulations while resolving phase boundaries associated with localization, quantum scars, and skin-effect physics. These results establish B-VQE as a scalable NISQ methodology for constructing non-Hermitian many-body phase diagrams and exploring topological and critical phenomena in open quantum systems.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)ハードウェア上で,非エルミート多体系をシミュレーションする量子アルゴリズムであるByrthogonal Variational Quantum Eigensolver (B-VQE) を導入する。
非エルミート量子物質は例外的な点、パリティ時間対称性の破れ、非エルミートスキン効果を示すが、既存の量子アルゴリズムはコストのかかるポストセレクション法に依存しており、生物の直交固有状態を捉えるように設計されていない。
B-VQEは非エルミートハミルトニアンの左右固有状態を表すために独立な変分回路を用い、非エルミート相転移を直接追跡する生物直交目的関数を最適化する。
このフレームワークには例外点検出器(EPD)が組み込まれており、ハードウェアネイティブなコリゾルミネッセンスメートル法と、相互作用する多体システムにおける状態トポロジカルおよびバンドトポロジカルシグネチャを区別する非エルミタン量子幾何テンソル(NH-QGT)の読み出しによって例外点を識別する。
従来の非エルミートシミュレーションに付随する指数的オーバーヘッドを克服するため,多項式計算のスケーリングを維持しつつ,アンシラによるポストセレクションの必要性を解消する重要サンプリング緩和戦略を開発した。
非エルミートハバード鎖、非エルミートXXZスピン鎖、および2次元非エルミート(t)-(J)モデルである。
B-VQEは、以下の(5\times10^{-3})相対エネルギー誤差を達成し、局所化、量子傷、スキンエフェクト物理に関連する位相境界を解消しながら、ノイズのないシミュレーションで高い精度で例外点を見つける。
これらの結果は、非エルミート多体相図を構築し、開量子系における位相的および臨界現象を探索するためのスケーラブルなNISQ手法としてB-VQEを確立する。
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