論文の概要: Helium States in a CAS(2,2) Subspace Inspired by Quantum Photonics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.06448v2
- Date: Thu, 05 Nov 2026 06:59:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-06 21:50:50.406274
- Title: Helium States in a CAS(2,2) Subspace Inspired by Quantum Photonics
- Title（参考訳）: 量子フォトニクスによるCAS(2,2)サブ空間中のヘリウム状態の研究
- Abstract要約: CAS(2,2)部分空間における中性ヘリウム原子の基底状態および励起状態エネルギーを計算するために、変分量子デフレ(VQD)の4モードフォック状態フォトニクス実装を提案する。
研究中の回路アーキテクチャは、単一モード位相シフト、ビームスプリッタ、およびクロスカー相互作用で構成されている。
- 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: We present a four-mode Fock-state photonics implementation of the variational quantum deflation (VQD) algorithm to calculate the ground-state and excited-state energies for the neutral helium atom in a CAS(2,2) Subspace. Its CAS(2,2) electronic Hilbert space is encoded into a bosonic Fock-space representation and subsequently optimized using a continuous-variable quantum circuit. The circuit architecture under study is constructed of single-mode phase shifts, beam splitters, and cross-Kerr interactions. The variational circuit is initialized in the Fock state $\ket{1100}$ and its performance is benchmarked against exact diagonalization of the active-space configuration-interaction (CASCI) Hamiltonian. We also extend the method to optimize from the first to three excited states of the helium atom with the aid of the variational quantum deflation $(VQD)$ method in a CAS(2,2). We then investigate the performance of this circuit architecture as a basis for implementing the VQD method. In the ideal noiseless simulation setting, we see that the survival probability of the ground and the excited states within the target $CAS$ subspace is unity, because the total photon number and the photon number in the two spin sectors $α$ and $β$ are preserved. We demonstrate that the proposed approach enables the determination of the ground and excited-state energies within the CAS(2,2) electronic Hilbert space using a continuous-variable quantum circuit and the variational quantum deflation ($VQD$) algorithm, while satisfying the orthogonality conditions with negligible errors.
- Abstract（参考訳）: CAS(2,2)部分空間における中性ヘリウム原子の基底状態および励起状態エネルギーを計算するために,変分量子デフレ(VQD)アルゴリズムの4モードフォック状態フォトニクス実装を提案する。
そのCAS(2,2)電子ヒルベルト空間はボソニックフォック空間表現に符号化され、連続可変量子回路を用いて最適化される。
研究中の回路アーキテクチャは、単一モード位相シフト、ビームスプリッタ、およびクロスカー相互作用で構成されている。
変動回路はFock状態$\ket{1100}$で初期化され、その性能は活性空間構成相互作用(CASCI)ハミルトンの正確な対角化に対してベンチマークされる。
また、CAS(2,2)における変分量子デフレーション$(VQD)$法の助けを借りて、ヘリウム原子の最初の励起状態から3つの励起状態まで最適化方法を拡張する。
次に,この回路アーキテクチャの性能をVQD法の実装の基盤として検討する。
理想的なノイズレスシミュレーションでは、2つのスピンセクターの総光子数と光子数である$α$と$β$が保存されているため、目標である$CAS$部分空間内の地盤の生存確率と励起状態がユニティであることが分かる。
提案手法は連続可変量子回路と変分量子デフレーション(VQD$)アルゴリズムを用いてCAS(2,2)電子ヒルベルト空間内の基底および励起状態エネルギーを決定できることを示した。
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