論文の概要: Breaking the chain: geometry-native state preparation with ASPIRE

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03528v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 16:15:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.474607
• Title: Breaking the chain: geometry-native state preparation with ASPIRE
• Title（参考訳）: 鎖を割る:ASPIREによる幾何学ネイティブな状態準備
• Abstract要約: 行列積状態(MPS)のような構造化状態のための量子回路コンパイラは、これを量子化学、ファイナンス、多体量子シミュレーションで管理するための重要なイネーブルである。 本稿では,その状態のアンタングルメント形状に基づいてゲートを選択することにより,状態準備回路をコンパイルするアルゴリズムであるASPIRE(Adaptive State Pre prepared)を提案する。 提案プロトコルは、その絡み合いの除去性について、候補量子ビット対をスコアし、最も絡み合いを除去する、並列化された長距離ゲートの層を特定する。
• 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: Loading data into quantum computers is a key bottleneck that threatens end-to-end quantum advantage. Quantum-circuit compilers for structured states like matrix product states (MPS) are a critical enabler to manage this in quantum chemistry, finance, and many-body quantum simulation. Approximate preparation of MPS typically relies on layered sequential staircases of nearest-neighbour gates. We present Adaptive State Preparation by Iterative Removal of Entanglement (ASPIRE), an algorithm that approximately compiles state-preparation circuits by selecting gates based on the state's underlying entanglement geometry and the available connectivity of the target quantum processor. Our protocol scores candidate qubit pairs on the removability of their entanglement and identifies layers of parallelised long-ranged gates that remove the most entanglement. We demonstrate our protocol empirically across a range of settings, illustrating its success for preparing Hamiltonian ground states and multivariate amplitude-encoded functions, and accounting for qubit connectivity, hardware noise, and both NISQ and early fault-tolerant settings. Throughout, ASPIRE typically achieves higher fidelities and shallower circuits than existing methods for states with long-ranged entanglement, even when classical optimisation is accounted for. Our investigation positions ASPIRE as a competitive, resource-frugal state-preparation protocol, with particular promise for applications tolerant to imperfect fidelity such as preparation of guide states for quantum phase estimation.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータにデータをロードすることは、エンドツーエンドの量子優位性を脅かす重要なボトルネックである。 行列積状態(MPS)のような構造化状態のための量子回路コンパイラは、これを量子化学、ファイナンス、多体量子シミュレーションで管理するための重要なイネーブルである。 MPSの近似準備は通常、最も近い隣のゲートのシーケンシャル階段に頼っている。 本稿では、状態の基底となる絡み合い形状とターゲット量子プロセッサの接続性に基づいてゲートを選択することにより、状態準備回路を概略コンパイルするアルゴリズムであるASPIRE(Adaptive State prepared)を提案する。 提案プロトコルは、その絡み合いの除去性について、候補量子ビット対をスコアし、最も絡み合いを除去する、並列化された長距離ゲートの層を特定する。 我々は,このプロトコルを様々な設定で実証的に実証し,ハミルトン基底状態と多変量振幅符号化関数の作成の成功と,量子接続性,ハードウェアノイズ,NASQおよび早期耐故障性設定の両方を考慮に入れた。 全体として、ASPIREは古典的な最適化を考慮に入れた場合でも、長距離の絡み合いを持つ状態に対する既存の方法よりも高い忠実度と浅い回路を実現する。 本研究は、ASPIREを、量子位相推定のためのガイド状態の作成などの不完全な忠実性に対する適用を許容する、競争力のあるリソースフルーガルな状態準備プロトコルとして位置づける。

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