論文の概要: Detecting quantum phase transitions via shallow variational quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.25345v1
• Date: Tue, 28 Jul 2026 06:47:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-29 20:50:42.737541
• Title: Detecting quantum phase transitions via shallow variational quantum circuits
• Title（参考訳）: 浅変分量子回路による量子相転移の検出
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は、異なる位相の基準状態から最適化された変分エネルギーを対比することにより臨界点を決定する。 デルタ-VQE は真の臨界点ではなく自己双対点を常に検出することを示した。 その結果、デルタVQEは、精密な基底状態の準備を必要とせず、資源効率の高い量子臨界プローブを提供するが、その診断力は、物理的に代表されるアンストゼの司法的選択に根ざしていることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Mapping quantum phase diagrams through classical simulation is notoriously resource-intensive, as even small systems far from the thermodynamic limit demand prohibitive computational effort. The variational quantum eigensolver (VQE) offers a compelling alternative, exploiting approximate ground states to distinguish phases. An appealing proposal, dubbed as Delta-VQE, determines critical points by contrasting variational energies optimized from reference states of distinct phases. Intriguingly, the diagnostic sharpens as circuit depth decreases, highlighting its promise as a resource-conscious probe of quantum criticality. To probe the broader applicability and underlying mechanisms of this approach, we investigate the one-dimensional transverse-field Ising model with a three-spin cluster interaction, a setting in which the Ising transitions are generally situated beyond the self-dual line. We demonstrate that, whenever dual ansätze are employed, Delta-VQE invariably detects the self-dual points rather than the true criticality. In contrast, when ansätze are carefully tailored to embody the competing phases across the boundary, the genuine Ising critical point can be successfully identified with only minor finite-size effects. Our results establish that, while Delta-VQE provides a resource-efficient probe of quantum criticality without requiring precise ground-state preparation, its diagnostic power is fundamentally contingent upon the judicious selection of physically representative ansätze.
• Abstract（参考訳）: 古典的なシミュレーションによる量子相図のマッピングは、熱力学の限界から遠く離れた小さなシステムでさえ計算を禁止しているため、リソース集約で知られている。 変分量子固有解法(VQE)は、位相を区別するために近似基底状態を利用する魅力的な代替手段を提供する。 デルタ-VQEと呼ばれる魅力的な提案は、異なる位相の参照状態から最適化された変分エネルギーを対比することで臨界点を決定する。 興味深いことに、回路の深さが減少するにつれて診断のシャープ化が進み、量子臨界性のリソースを意識したプローブとしての約束が強調される。 提案手法のより広い適用性と基礎的メカニズムを考察するため, 自己双対線を超えてIsing遷移が一般的に位置する3スピンクラスター相互作用を用いた1次元横フィールドIsingモデルについて検討した。 二重アンセッツェを用いると、Delta-VQEは真の臨界点ではなく、必ず自己双対点を検出する。 対照的に、アンセッツェが境界を越えて競合する位相を具現化するように慎重に調整されているとき、真のイジング臨界点は小さな有限サイズ効果でしか識別できない。 デルタ-VQEは、精密な基底状態の準備を必要とせず、資源効率の高い量子臨界プローブを提供するが、その診断力は、物理的に代表されるアンセッツェの司法的選択に根ざしている。

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