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Emergent-Coupling-Based Ansatz Evaluated on a Superconducting Quantum Processor

Joch, Alina und Lively, Kevin und Fauseweh, Benedikt (2026) Emergent-Coupling-Based Ansatz Evaluated on a Superconducting Quantum Processor. Advanced Quantum Technologies. Wiley. doi: 10.1002/qute.70505. ISSN 2511-9044.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qute.70505

Kurzfassung

The performance of the variational quantum eigensolver depends critically on the choice of ansatz. In this work, we experimentally evaluate the emergent-coupling-based ansatz (ECBA), a physically motivated variational ansatz for disordered systems. The ECBA is based on a renormalization (semi-)group approach to determine the dominant effective couplings and construct an asymptotically correct ground state. A variational layer based on the location and strength of the effective couplings then corrects the limitations of the renormalization group approach while preserving shallow circuits that capture the essential long-range entanglement structure and balance local correlations. We implement the ECBA on superconducting quantum processors and benchmark it on disordered Heisenberg chain models. Using classically pre-optimized parameters and error mitigation techniques, we study systems of up to 30 qubits and observe a relative experimental energy accuracy of 96.41% for the largest system. Furthermore, we find that the ECBA can be efficiently embedded on hardware with two-dimensional square-lattice connectivity. We compare to commonly used hardware efficient ansätze and observe that the ECBA achieves significantly higher accuracy at a similar gate count.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227938/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Emergent-Coupling-Based Ansatz Evaluated on a Superconducting Quantum Processor
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Joch, Alinaalina.joch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lively, Kevinkevin.lively (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2098-1494231956311
Fauseweh, BenediktBenedikt.Fauseweh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Oktober 2026
Erschienen in:Advanced Quantum Technologies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/qute.70505
Verlag:Wiley
ISSN:2511-9044
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ansatz | ground state | quantum computer | quantum entanglement | renormalization group | statistical physics
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC MA - Management
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - QFP-Projekt
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Joch, Alina
Hinterlegt am:02 Nov 2026 12:25
Letzte Änderung:05 Nov 2026 13:33

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