論文の概要: Classical Active-Space Hybrid Quantum Subspace Expansion (CASH-QSE): Quantum Corrections without Remeasuring the Classically Calculable Energy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.08170v2
- Date: Tue, 15 Sep 2026 12:53:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.052979
- Title: Classical Active-Space Hybrid Quantum Subspace Expansion (CASH-QSE): Quantum Corrections without Remeasuring the Classically Calculable Energy
- Title（参考訳）: 古典的能動空間ハイブリッド量子部分空間展開(CASH-QSE) : 古典的計算可能エネルギーを考慮しない量子補正
- Abstract要約: 古典的な参照と分離された量子状態の組み合わせとしてエネルギーを表現することは、エネルギーサンプリングを可能にする。
CASH-QSEは最大の完全測定回路を制限しながら化学的精度に達する。
- 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: The wave function prepared by a variational quantum eigensolver (VQE) can contain a substantial classically tractable component, yet its energy contribution is sampled on the quantum device. Representing the wave function as a combination of a classical reference and separately prepared quantum states allows the reference energy to be evaluated without quantum sampling. However, near-linear dependence among these components can amplify measurement errors and destabilize the resulting energy estimate. We introduce Classical Active-Space Hybrid Quantum Subspace Expansion (CASH-QSE), which retains a complete-active-space self-consistent field (CASSCF) reference classically and uses occupation structure to construct quantum states exactly orthogonal to the reference and to one another. The energy follows from an ordinary Hermitian eigenvalue problem without overlap measurements, while the same occupation constraints simplify the measured operators. Using full configuration interaction to guide component selection, we test CASH-QSE along H$_2$O and N$_2$ bond-stretching coordinates spanning weakly to strongly correlated regimes. The benchmarks use STO--3G for both molecules and a restricted cc-pVDZ orbital space for H$_2$O. CASH-QSE reaches chemical accuracy while limiting the largest complete measurement circuits to a few hundred all-to-all logical controlled-NOT gates. In favorable cases, it also reduces the idealized final-energy sampling cost by several orders of magnitude relative to VQE with an adaptive derivative-assembled pseudo-Trotter ansatz (ADAPT-VQE).
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)によって合成される波動関数は、古典的に抽出可能な成分を含むことができるが、そのエネルギー寄与は量子デバイスにサンプリングされる。
古典的な参照状態と分離された量子状態の組み合わせとして波動関数を表現することで、参照エネルギーを量子サンプリングなしで評価することができる。
しかし、これらの成分間のニア線形依存は測定誤差を増幅し、その結果のエネルギー推定を不安定にすることができる。
我々は,古典的に完全能動空間自己整合体(CASSCF)の参照を保持する古典的能動空間ハイブリッド量子部分空間拡張(CASH-QSE)を導入し,その参照と相互に直交する量子状態を構築するために占有構造を用いる。
エネルギーは、重複測定をせずに通常のエルミート固有値問題から従うが、同じ占有制約は測定された作用素を単純化する。
H$_2$OとN$_2$結合伸張座標を用いてCASH-QSEの成分選択を導出するために完全な構成相互作用を用いる。
ベンチマークでは、両方の分子にSTO--3G、H$_2$Oに制限されたcc-pVDZ軌道空間が使用される。
CASH-QSEは、最大の完全測定回路を数百の論理制御NOTゲートに制限しながら、化学的精度に達する。
好ましくは、適応型微分組立擬トロッターアンサッツ(ADAPT-VQE)によるVQEと比較して、理想化された最終エネルギーサンプリングコストを数桁削減する。
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