論文の概要: Implementing QESEM's High-Accuracy Error Mitigation on a Quantum Computer: a Water Potential Energy Surface Study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07284v1
• Date: Mon, 07 Sep 2026 09:52:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-12 00:56:36.61915
• Title: Implementing QESEM's High-Accuracy Error Mitigation on a Quantum Computer: a Water Potential Energy Surface Study
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるQESEMの高精度誤差低減の実装:水ポテンシャルエネルギー表面研究
• Abstract要約: 量子エラー軽減(QEM)は、短期量子ハードウェアから化学的に正確な結果を抽出するために不可欠である。 我々は、IBMのAachen量子プロセッサ上で、QESEM--特性に基づく、偏りのない準確率緩和手法を用いている。 我々はQESEMをゆるい(0.1Ha)とタイトな(0.01Ha)の精度目標でベンチマークし、個別のバッチとマージした実行のバッチを評価した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.742635999276034
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error mitigation (QEM) is essential for extracting chemically accurate results from near-term quantum hardware. Many widely used QEM methods rely on uncontrolled heuristics whose bias depends on the specific circuit and noise realization. In this work, we employ QESEM---a characterization-based, unbiased quasi-probabilistic mitigation method---on IBM's Aachen quantum processor to compute the ground-state potential energy surface (PES) of the symmetrically-stretched water molecule. We consider a classically-optimized, single-layer perfect-pairing tiled unitary product state ansatz. We map this ansatz to an 8-qubit register corresponding to a (4,4) active space and the STO-3G basis set. Compared to the statevector reference, we find that raw QPU results typically overestimate the ground-state energy by around 500~mHa across the scanned geometries. On the other hand, QESEM-mitigated results fall approximately within 100~mHa, 30~mHa, or ``chemical accuracy'' ($\sim$1.5~mHa), depending on the target precision. We benchmark QESEM at both loose (0.1~Ha) and tight (0.01~Ha) precision targets, evaluating both individual and merged batches of runs. As the precision target is tightened, the accuracy improves systematically, matching or exceeding results reported in the literature. We further quantify the sampling cost of these results, reporting the number of shots required at each precision level. Our results show how, with the current levels of hardware error, reaching the highest accuracies demands substantial QPU time. The results demonstrate that the characterization-based, unbiased error mitigation provided by QESEM allows to measure quantitatively meaningful potential energy surfaces on current quantum hardware. Concurrently, they highlight the sampling overhead associated with QEM, which remains a central bottleneck en route to larger chemical problems and higher precision.
• Abstract（参考訳）: 量子エラー軽減(QEM)は、短期量子ハードウェアから化学的に正確な結果を抽出するために不可欠である。 多くの広く使われているQEM法は、特定の回路とノイズ実現に依存する非制御のヒューリスティックに依存している。 本研究では,IBM の Aachen 量子プロセッサを用いて,対称延伸水分子の基底状態ポテンシャルエネルギー表面 (PES) を計算する。 古典的に最適化された単層完全ペアリングタイル状一元積状態アンザッツを考える。 このアンサッツを (4,4) の活性空間と STO-3G 基底集合に対応する 8-qubit レジスタにマッピングする。 状態ベクトル参照と比較すると、QPUの結果は通常、走査されたジオメトリの約500〜mHaで基底状態エネルギーを過大評価する。 一方、QESEMによる分析結果は、目標精度に応じて100~mHa, 30~mHa, ``chemical accuracy'(\sim$1.5~mHa)以内である。 我々はQESEMをゆるい(0.1~Ha)とタイトな(0.01~Ha)の精度ターゲットでベンチマークし、個別のバッチとマージした実行のバッチを評価した。 精度目標を締め付けると、文献に報告された結果と一致するか、あるいは超えるかによって、精度が体系的に向上する。 さらに、これらの結果のサンプリングコストを定量化し、各精度レベルで必要なショット数を報告する。 以上の結果から,現在のハードウェアエラーのレベルにおいて,最高精度に達するにはQPU時間を要することが示唆された。 その結果、QESEMによって提供される特性に基づく非バイアス誤差緩和は、現在の量子ハードウェア上で定量的に有意なポテンシャルエネルギー表面を測定することができることを示した。 同時に、彼らはQEMに関連するサンプリングオーバーヘッドを強調しており、これはより大きな化学問題と高い精度への道のりの中心的なボトルネックである。

関連論文リスト

• Molecular Excited States using Quantum Subspace Methods: Accuracy, Resource Reduction, and Error-Mitigated Hardware Implementation of q-sc-EOM [0.0]
  ADAPT-VQE/LUCJとq-sc-EOMを用いて正確な励起状態ポテンシャルエネルギー面を算出する。 本研究は、q-sc-EOMアプローチを用いた励起状態量子化学における量子有用性への道を探る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-04-07T03:26:35Z)
• AQER: a scalable and efficient data loader for digital quantum computers [62.40228216126285]
  我々は,ターゲット状態の絡み合いを体系的に低減し,負荷回路を構成するスケーラブルなAQL手法であるAQERを開発した。 我々は、合成データセット、古典画像および言語データセット、最大50キュービットの量子多体状態データセットを用いて、AQERの有効性を評価するための体系的な実験を行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-02-02T14:39:42Z)
• Improving VQE Parameter Quality on Noisy Quantum Processors with Cost-Effective Readout Error Mitigation [0.0]
  本研究は,VQE性能に及ぼす誤差緩和戦略の影響について検討する。 小分子系では、古い世代の5量子ビット量子処理ユニット(IBMQ Belem)が、誤差の軽減なしに156量子ビットデバイス(IBM Fez)から得られるものよりも、地上状態のエネルギー推定を桁違いに精度良く行うことを示す。 本研究は,分子シミュレーションにおけるノイズ量子ハードウェアの有用性を拡大する上で,誤差軽減が重要な役割を担っていることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-20T21:14:22Z)
• Reliable high-accuracy error mitigation for utility-scale quantum circuits [2.3311230422577696]
  本稿では,QESEMについて紹介する。QESEMは信頼性が高く,信頼性が高く,キャラクタリゼーションに基づくソフトウェアで,効率よく,偏りのない準確率的誤差軽減を実現する。 未バイアス法に基づく最大ユーティリティスケールエラー軽減実験において,その性能を実証する。 結果は、今日利用可能なデバイス上で量子回路を実行するための正確性と信頼性において、大きな進歩を示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-14T18:02:44Z)
• Precision ground-state energy calculation for the water molecule on a superconducting quantum processor [0.0]
  大規模分子系の特性の正確な計算は古典的には実現不可能であり、量子コンピュータが古典的デバイスに対して優位性を示すことを期待する応用の1つである。 本稿では,量子計算モーメント (QCM) 法と様々なノイズ緩和法を組み合わせた水分子 (H$O) の8 qubit/spin-orbital表現に適用する。 4励振試験状態(回路深度25,22CNOTs)の変動に対するノイズ安定改善を行い, 地中エネルギーは1.4pm1.2$ m以内と計算した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-05T01:05:58Z)
• Implementation of the Projective Quantum Eigensolver on a Quantum Computer [0.0]
  我々は,IBMの量子ハードウェア上でのPQE(Projective Quantum Eigensolver)の性能について検討した。 我々は,IBM装置の誤差と不整合性の両方により精度が制限され,ポテンシャルエネルギー曲線全体に沿った正確なエネルギーの4ミリハート (2.5 kcal/mol) 内でエネルギーを得ることができた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-06T18:30:20Z)
• Potential and limitations of quantum extreme learning machines [55.41644538483948]
  本稿では,QRCとQELMをモデル化するフレームワークを提案する。 我々の分析は、QELMとQRCの両方の機能と限界をより深く理解するための道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-03T09:32:28Z)
• Measuring NISQ Gate-Based Qubit Stability Using a 1+1 Field Theory and Cycle Benchmarking [50.8020641352841]
  量子ハードウェアプラットフォーム上でのコヒーレントエラーを, サンプルユーザアプリケーションとして, 横フィールドIsing Model Hamiltonianを用いて検討した。 プロセッサ上の物理位置の異なる量子ビット群に対する、日中および日中キュービット校正ドリフトと量子回路配置の影響を同定する。 また,これらの測定値が,これらの種類の誤差をよりよく理解し,量子計算の正確性を評価するための取り組みを改善する方法についても論じる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-08T23:12:55Z)
• Analytical and experimental study of center line miscalibrations in M\o lmer-S\o rensen gates [51.93099889384597]
  モルマー・ソレンセンエンタングゲートの誤校正パラメータの系統的摂動展開について検討した。 我々はゲート進化演算子を計算し、関連する鍵特性を得る。 我々は、捕捉されたイオン量子プロセッサにおける測定値に対して、モデルからの予測をベンチマークすることで検証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-10T10:56:16Z)
• Benchmarking adaptive variational quantum eigensolvers [63.277656713454284]
  VQEとADAPT-VQEの精度をベンチマークし、電子基底状態とポテンシャルエネルギー曲線を計算する。 どちらの手法もエネルギーと基底状態の優れた推定値を提供する。 勾配に基づく最適化はより経済的であり、勾配のない類似シミュレーションよりも優れた性能を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:52:04Z)
• Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum algorithms [105.54048699217668]
  変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツ(英語版)または変分形式(英語版)とも呼ばれる。 ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだ「解」を導入することで、このアプローチが必ずしも有利であるとは限らないことを示す。 この研究は、より一般的な対称性を破るアンスの開発に向けた第一歩となり、物理学や化学問題への応用に繋がる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-03T18:00:05Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。