論文の概要: A fidelity metric for quantum annealing benchmarked by extreme scaling quantum Monte-Carlo simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.26233v1
- Date: Wed, 24 Jun 2026 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-26 18:46:32.036275
- Title: A fidelity metric for quantum annealing benchmarked by extreme scaling quantum Monte-Carlo simulations
- Title（参考訳）: エクストリームスケール量子モンテカルロシミュレーションによる量子アニールの忠実度測定
- Abstract要約: 量子アニーラーは、ハミルトニアンが自明な位相と非自明な位相の間をゆっくりと補間するので、系の基底状態が断定的に従うはずである。
このアプローチは本質的に不安定であり、考慮された問題とベンチマークとして使用される古典的アルゴリズムに強く依存する。
本稿では,最終結果だけでなく,実際の量子アニールプロセス自体の品質も測定できる量を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum annealers are supposed to follow adiabatically the ground state of a system as its Hamiltonian slowly interpolates between a trivial phase and a non-trivial one; the non-trivial ground state being the solution to an optimization problem. Overwhelmingly, their performances are measured in terms of how well or fast the optimization problem is solved. While pragmatic, this approach is inherently brittle as it strongly depends on the problem considered and the classical algorithm used as the reference benchmark. Here, we propose a quantity that not only measures the end result but also the quality of the actual quantum annealing process itself. Our metric is the quantum annealing counterpart of the fidelity-per gate of gate-based quantum computers. It takes the form of an accuracy $ε$ for the equation of state of the annealer. We calculate benchmark values of $ε$ using two variants of the simulated quantum annealing technique for Rydberg atoms systems. Our first approach uses variational quantum Monte-Carlo with an ansatz inspired by thermal annealing. It suggests that within $ε\sim 10^{-2}-10^{-3}$, a quantum annealer is indistinguishable from its thermal classical counterpart. Critically, we could reach this precision up to $100,000,000$ atoms on a single CPU. Our second approach (based on Green function quantum Monte-Carlo) reaches accuracies around $ε\sim 10^{-4}$ and we have run it up to $100,000$ atoms. These results outperform current Rydberg atom quantum annealing experimental platforms in both precision and size by orders of magnitude and put severe constraints for future hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子アニールは、ハミルトニアンが自明な位相と非自明な位相の間をゆっくりと補間するので、システムの基底状態は断定的に従うことが求められ、非自明な基底状態は最適化問題の解である。
圧倒され、それらの性能は最適化問題の解き方や速さで測定される。
実用的ではあるが、このアプローチは本質的に脆弱であり、検討された問題と参照ベンチマークとして使用される古典的アルゴリズムに強く依存する。
ここでは、最終結果だけでなく、実際の量子アニールプロセス自体の品質も測定する量を提案する。
我々のメートル法は、ゲートベースの量子コンピュータの忠実度当たりのゲートの量子アニーリングである。
これはアニーラーの状態方程式に対する精度$ε$の形式を取る。
我々は、Rydberg原子系のシミュレーション量子アニール法の2つの変種を用いて、ε$のベンチマーク値を計算した。
最初のアプローチでは、熱アニールにインスパイアされたアンザッツを持つ変分量子モンテカルロを用いる。
これは、$ε\sim 10^{-2}-10^{-3}$内において、量子アニールはその熱古典と区別できないことを示唆している。
批判的に言えば、この精度は1CPUで最大100,000,000ドルの原子に到達できる。
第2のアプローチ(グリーン関数量子モンテカルロに基づく)は、約$ε\sim 10^{-4}$の精度に達し、最大10,000ドルの原子を走らせました。
これらの結果は、現在のRydberg原子の量子アニール実験プラットフォームにおいて、精度とサイズを桁違いに向上させ、将来のハードウェアに厳しい制約を課す。
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