論文の概要: A Reproducible Pipeline for Symmetry-Respecting Excited States on Near-Term Quantum Computers: The H2O/STO-3G Case

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.28130v1
• Date: Fri, 26 Jun 2026 14:30:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.514529
• Title: A Reproducible Pipeline for Symmetry-Respecting Excited States on Near-Term Quantum Computers: The H2O/STO-3G Case
• Title（参考訳）: H2O/STO-3Gによる近距離量子コンピュータ上での対称性を考慮した励起状態の再現可能なパイプライン
• Abstract要約: 変分励起状態量子アルゴリズムは、通常孤立して研究される理由により失敗する。 これらを1つの再現可能なパイプラインにまとめて、正確な対角化に対するすべてのクレームをチェックします。 この作業は、新しいメソッドではなく、教育とベンチマークのリファレンスであり、すべてのコード、パラメータ、フィギュアがリリースされる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Variational excited-state quantum algorithms fail for reasons usually studied in isolation: barren plateaus, symmetry contamination, finite-sampling instability, and hardware cost. Using one small but complete system -- H$_2$O in the STO-3G basis (12 qubits, Jordan--Wigner) -- we assemble these into a single reproducible pipeline, checking every claim against exact diagonalization. The bare qubit Hamiltonian interleaves cation ($N{=}7$) states below the neutral manifold; hardware-efficient and number-conserving ansätze stall at Hartree--Fock, an exact stationary point by Brillouin's theorem, while ADAPT-VQE escapes; variational deflation inherits the contamination and inverts the spectrum, whereas the quantum equation-of-motion (qEOM) subspace method restores the ladder to sub-milli-Hartree accuracy. Particle number is protected \emph{structurally} under shot noise, and a realistic measurement model collapses the thousands of subspace matrix elements to $\sim\!10^5$ commuting groups; a matrix-aware shot allocation then reaches chemical accuracy at $\sim\!3\times10^9$ total shots -- a thousandfold below the naive per-element estimate and reachable in days -- leaving single-circuit gate fidelity, not measurement, as the binding constraint. This work is a teaching and benchmarking reference, not a new method; all code, parameters, and figures are released.
• Abstract（参考訳）: 変分励起状態量子アルゴリズムは、通常、不規則なプラトー、対称性の汚染、有限サンプリング不安定、ハードウェアコストなど、孤立して研究される理由により失敗する。 STO-3Gベースで H$_2$O (12 qubits, Jordan-Wigner) の小さなシステムを使用すると、これらを単一の再現可能なパイプラインにまとめて、正確な対角化に対するすべてのクレームをチェックする。 ハードリー・フォックはブリルアンの定理による正確な定常点であり、ADAPT-VQEは脱落し、変動デフレは汚染を継承しスペクトルを反転させるが、量子方程式(qEOM)のサブスペース法ははしごをサブミリ-ハートリーの精度に復元する。 粒子数はショットノイズ下で保護され、現実的な測定モデルは数千のサブスペース行列要素を$\sim\! 10^5$の通勤グループ; マトリックス対応ショットアロケーションで、化学精度は$\sim\! 3\times10^9$ total shots -- 単純要素当たりの見積もりより1000倍低く、数日で到達可能 -- は、結合制約として測定ではなく単一の回路ゲートの忠実さを残している。 この作業は、新しいメソッドではなく、教育とベンチマークのリファレンスであり、すべてのコード、パラメータ、フィギュアがリリースされる。

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