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Accès ouvert déclaré 2025 article

Early Fault-Tolerant Quantum Algorithms in Practice: Application to Ground-State Energy Estimation

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Rattachement africain : ch, it, ca, es. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

We investigate the feasibility of early fault-tolerant quantum algorithms focusing on ground-state energy estimation problems. In particular, we examine the computation of the cumulative distribution function (CDF) of the spectral measure of a Hamiltonian and the identification of its discontinuities. Scaling these methods to larger system sizes reveals three key challenges: the smoothness of the CDF for large supports, the lack of tight lower bounds on the overlap with the true ground state, and the difficulty of preparing high-quality initial states. To address these challenges, we propose a signal processing approach to find these estimates automatically, in the regime where the quality of the initial state is unknown. Rather than aiming for exact ground-state energy, we advocate for improving classical estimates by targeting the low-energy support of the initial state. Additionally, we provide quantitative resource estimates, demonstrating a constant factor improvement in the number of samples required to detect a specified change in CDF. Our numerical experiments, conducted on a 26-qubit fully connected Heisenberg model, leverage a truncated density-matrix renormalization group (DMRG) initial state with a low bond dimension. The results show that the predictions from the quantum algorithm align closely with the DMRG-converged energies at larger bond dimensions while requiring several orders of magnitude fewer samples than theoretical estimates suggest. These findings underscore that CDF-based quantum algorithms are a practical and resource-efficient alternative to quantum phase estimation, particularly in resource-constrained scenarios.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Early Fault-Tolerant Quantum Algorithms in Practice: Application to Ground-State Energy Estimation
Date Crossref
01/04/2025
Éditeur
Verein zur Forderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

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