論文の概要: Improved quantum sampling methods for molecular simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.11569v1
• Date: Wed, 12 Aug 2026 02:27:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-13 19:07:54.433727
• Title: Improved quantum sampling methods for molecular simulations
• Title（参考訳）: 分子シミュレーションのための量子サンプリング法の改良
• Abstract要約: サンプルベース量子対角化(SQD)性能は古典的対角化部分空間の制御不能な成長の影響を強く受けられることを示す。 次に、非直交的構成相互作用(NOCI)に基づく測定プロトコルを導入することにより、物理的に関連性のあるエネルギー低下構成を効率的に発見する問題に対処する。 これらの改善は、固定された古典的なリソース予算の下でも継続し、結果として得られる構成がより多数のものよりも高品質であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum-selected configuration interaction (QSCI) methods use a quantum computer to identify dominant electronic configurations in the molecular ground state, while a classical computer diagonalizes the Hamiltonian within the reduced subspace spanned by those configurations. Sample-based quantum diagonalization (SQD), a leading QSCI approach, uses iterative classical post-processing to correct noisy quantum measurement to ensure that the corresponding configurations remain physically sensible. In this work, we show that SQD performance can be strongly influenced by uncontrolled growth of the classical diagonalization subspace. When classical resources are not explicitly constrained, classical uniform random sampling can reproduce SQD benchmarks as noise increases the diversity of sampled configurations. We show any fair benchmarking protocol of SQD must explicitly control diagonalization size over unique samples. We then address the problem of efficiently discovering physically relevant, energy-lowering configurations by introducing a measurement protocol based on non-orthogonal configuration interaction (NOCI). By distributing measurements across orbital bases optimized with respect to the molecular Hamiltonian, we obtain improved sample efficiency relative to measurements performed solely in the Hartree--Fock basis. Importantly, these improvements persist even under fixed classical resource budgets, demonstrating that the resulting configurations are of higher quality rather than being more numerous. Under our proposed benchmarking procedure, we establish measurement-basis engineering as a promising route to improving quantum sampling methods for electronic structure.
• Abstract（参考訳）: 量子選択構成相互作用(QSCI)法は、量子コンピュータを用いて分子基底状態における支配的な電子配置を識別する一方、古典的なコンピュータは、それらの構成によって分散された縮小部分空間内でハミルトニアンを対角化する。 サンプルベースの量子対角化(SQD)はQSCIのアプローチであり、繰り返し古典的なポストプロセッシングを用いて雑音の量子測定を補正し、対応する構成が物理的に理解できることを保証する。 本研究では,SQD性能が古典的対角化部分空間の非制御的な成長の影響を強く受けられることを示す。 古典的資源が明示的に制約されていない場合、ノイズがサンプリングされた構成の多様性を増大させるにつれて、古典的一様ランダムサンプリングはSQDベンチマークを再現することができる。 SQDの任意の公正なベンチマークプロトコルは、ユニークなサンプルに対して対角化サイズを明示的に制御しなければならない。 そこで我々は,非直交的構成相互作用(NOCI)に基づく測定プロトコルを導入することにより,物理的に関連性のある省エネ構成を効率的に発見する問題に対処する。 分子ハミルトニアンに対して最適化された軌道ベースに測定を分散させることにより、ハーツリー-フォックベースでのみ行われる測定と比較して、試料効率が向上した。 重要な点として、これらの改善は固定された古典的なリソース予算の下でも継続し、結果として得られる構成がより多くより高品質であることを示す。 提案手法では,電子構造に対する量子サンプリング法の改良に期待できる手法として,計測基礎工学を確立した。

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