論文の概要: High-Resolution Dynamical Eigenspectroscopy via Variational Trotter Compression on a Superconducting Qubit Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.05838v1
• Date: Sat, 05 Sep 2026 03:06:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-12 12:29:33.772754
• Title: High-Resolution Dynamical Eigenspectroscopy via Variational Trotter Compression on a Superconducting Qubit Processor
• Title（参考訳）: 超電導量子プロセッサ上での変分トロッタ圧縮による高分解能動的固有分光
• Abstract要約: 本研究では,時間依存型生存振幅から微細なエネルギー構造を抽出する動的固有分光プロトコルを実験的に導入する。 我々は、異なる結合長のH2分子の量子状態トモグラフィーと異なる相関状態のフェルミ・ハッバードモデルを用いて、時間領域自己相関信号の再構成を行う。 本研究は, 量子化学と強相関格子系の両方をシミュレーションするための, 堅牢かつ一般化可能なフレームワークとして, 実験力学分光法を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.381675060385037
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The pursuit of high-resolution eigenspectroscopy on noisy intermediate-scale quantum devices is often hindered by the trade-off between circuit depth and coherence time. In this work, we introduce and experimentally demonstrate a dynamical eigenspectroscopy protocol that extracts fine-grained energy structures from time-dependent survival amplitudes. To overcome the finite coherence window of current superconducting processors, we employ Variational Trotter Compression (VTC) as a practical means to extend the duration of high-fidelity unitary evolution. Using a multi-connected 9-qubit superconducting processor, we reconstruct the time-domain autocorrelation signal via quantum state tomography for the H2 molecule at different bond lengths and for the Fermi-Hubbard model across different correlation regimes. Through multi-frequency fitting and Fourier analysis, the extracted eigenenergies agree with the exact-diagonalization values to within 2x10^-3, including the near-degenerate levels in the strongly interacting regime. Our results establish experimental dynamical spectroscopy as a robust and generalizable framework for simulating both quantum chemistry and strongly correlated lattice systems, bridging weak- and strong-coupling regimes on near-term quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子デバイスにおける高分解能固有分光の追求は、回路深さとコヒーレンス時間の間のトレードオフによってしばしば妨げられる。 本研究では,時間依存型生存振幅から微細なエネルギー構造を抽出する動的固有分光プロトコルについて,実験的に紹介する。 超伝導プロセッサの有限コヒーレンスウィンドウを克服するために,高忠実度ユニタリ進化の継続期間を延長する実用的な手段として,変分トロッタ圧縮(VTC)を用いる。 マルチコネクテッド9量子ビット超伝導プロセッサを用いて,H2分子の量子状態トモグラフィーとFermi-Hubbardモデルを用いて,異なる相関状態における時間領域自己相関信号を再構成する。 多周波フィッティングおよびフーリエ解析により、抽出されたアイジェネギーは、強い相互作用状態におけるほぼ退化レベルを含む2x10^-3の正確な対角化値と一致した。 本研究は, 量子化学と強相関格子系の双方をシミュレーションし, 短期量子ハードウェア上で弱結合状態と強結合状態をブリッジする, 堅牢かつ一般化可能なフレームワークとして, 実験力学分光法を確立した。

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