論文の概要: First-quantized quantum simulation with non-local potentials by matrix-product-state encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.00521v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 18:11:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-03 01:19:23.68759
• Title: First-quantized quantum simulation with non-local potentials by matrix-product-state encoding
• Title（参考訳）: 行列生成物-状態符号化による非局所ポテンシャルを用いた第一量子化量子シミュレーション
• Abstract要約: 行列積状態(MPS)符号化を用いて非局所ポテンシャルを効率的に実装する手法を提案する。 MPS符号化は、直接ユニタリ分解と比較して必要な回路深さを著しく減少させる。
• 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: Quantum simulations based on first-quantized approaches can offer lower space and gate complexities than second-quantized approaches. The gate requirements for these simulations can be further reduced by employing pseudopotentials, a technique widely used in classical quantum chemistry calculations to decrease the number of simulated electrons. However, implementing pseudopotentials in quantum circuits remains challenging due to their non-local nature. In this study, we proposed a method to efficiently implement non-local potentials using matrix product state (MPS) encoding. MPS encoding allows us to efficiently implement a Trotter step operator with a circuit depth of $O(\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}}) n^{\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}})} + 8Lnn_{\mathrm{atom}}χ^2 + 2n^2)$, where $\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}})$ is the degree of the polynomial local potential, $n_{\mathrm{atom}}$ is the number of atoms in the system, $L$ is the maximum number of projector functions across all atoms, and $n$ is the number of qubits used to represent the binary-encoded wave function in one-dimensional space. We demonstrated the effectiveness of this approach by applying it to a model of the ionization of a one-dimensional hydrogen atom driven by an ultrashort laser pulse. Our results showed that MPS encoding significantly reduces the required circuit depth compared to a direct unitary decomposition, providing a pathway for practical first-quantized simulations.
• Abstract（参考訳）: 第1量子化アプローチに基づく量子シミュレーションは、第2量子化アプローチよりも空間とゲートの複雑さが低い。 これらのシミュレーションのゲート要件は、古典的な量子化学計算においてシミュレートされた電子の数を減らすために広く用いられる手法である擬ポテンシャルを用いることによってさらに小さくすることができる。 しかし、量子回路における擬ポテンシャルの実装は、その非局所的な性質のため、依然として困難である。 本研究では,行列積状態(MPS)符号化を用いて非局所ポテンシャルを効率的に実装する手法を提案する。 MPSエンコーディングにより、回路深さが$O(\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}}) n^{\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}})} + 8Lnn_{\mathrm{atom}} ^2 + 2n^2)$, where $\mathrm{deg}(V_{\mathrm{loc}})$ is the degree of the polynomial local potential, $n_{\mathrm{atom}}$ is the number of the systems, $L$ is the maximum number of projector function across all atoms, $n$ is the number of qubits for the binary-encoded wave function in onedimensional space。 超短パルスで駆動される1次元水素原子のイオン化モデルに適用し,本手法の有効性を実証した。 その結果,MPS符号化は直接ユニタリ分解に比べて回路深度を著しく低減し,実用的な初期量子化シミュレーションの経路を提供することがわかった。

関連論文リスト

• Optimizing Quantum Chemistry Simulations with a Hybrid Quantization Scheme [11.915190522925199]
  本稿では、2つの量子化を効率よく切り替える変換回路を用いた電子シミュレーションのためのハイブリッド量子化手法を提案する。 このように、平面波ハミルトニアンシミュレーションは、第2量子化に変換する前に、第1量子化において効率的に行うことができる。 本稿では, このハイブリッド量子化手法の適用により, 基底状態特性と励起状態特性のキャラクタリゼーションが向上することを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-06T06:06:48Z)
• Matrix encoding method in variational quantum singular value decomposition [49.494595696663524]
  検討した$Ntimes N$行列の要素を適切な次元の量子系の状態に符号化した変分量子特異値分解を提案する。 制御された測定は、アンシラ測定の小さな成功を避けるために行われる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-19T07:01:38Z)
• Tensor decomposition technique for qubit encoding of maximal-fidelity Lorentzian orbitals in real-space quantum chemistry [0.0]
  ガウス型解からMOを多ビット状態として符号化する効率的なスキームを提案する。 提案手法は様々な量子化学系のMOを符号化する強力なツールであることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-13T11:08:20Z)
• Calculating response functions of coupled oscillators using quantum phase estimation [40.31060267062305]
  量子コンピュータを用いた結合型古典的高調波発振器系の周波数応答関数の推定問題について検討する。 提案する量子アルゴリズムは,標準的な$sスパース,オーラクルベースのクエリアクセスモデルで動作する。 そこで,本アルゴリズムの簡単な適応により,時間内に無作為な結束木問題を解くことを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-14T15:28:37Z)
• Q-Newton: Hybrid Quantum-Classical Scheduling for Accelerating Neural Network Training with Newton's Gradient Descent [37.59299233291882]
  本稿では,ニュートンのGDを用いたニューラルネットワークトレーニングの高速化を目的とした,ハイブリッド量子古典スケジューラQ-Newtonを提案する。 Q-Newtonは量子と古典的な線形解法を協調する合理化スケジューリングモジュールを使用している。 評価の結果,Q-Newtonは一般的な量子機械と比較してトレーニング時間を大幅に短縮できる可能性が示された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-30T23:55:03Z)
• Quantum Simulation of Realistic Materials in First Quantization Using Non-local Pseudopotentials [1.3166122476354067]
  本稿では、電子構造の量子シミュレーションにおける第1の量子化平面波アルゴリズムの有用性を改良し、実証する。 我々は、最も正確で広く使われている偽ポテンシャルの1つである、Goedecker-Tetter-Hutter(GTH)擬ポテンシャルに焦点をあてる。 GTH擬ポテンシャルの複雑な形式にもかかわらず、量子シミュレーションの全体的なコストを大幅に増大させることなく、関連する演算子のエンコードをブロックすることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-12T19:00:01Z)
• Quantum Simulation of Molecules without Fermionic Encoding of the Wave Function [62.997667081978825]
  波動関数のフェルミオン符号化はバイパスされ、より効率的な量子計算に繋がる。 H$_4$の基底状態エネルギーと2-RDMの計算への応用について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-27T18:57:11Z)
• Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer [117.44028458220427]
  量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。 シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。 これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-28T17:21:25Z)

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。