Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

The impact of quantum circuit architecture and hyperparameters on variational quantum algorithms exemplified in the electronic structure of the GaAs crystal

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68081723%3A_____%2F25%3A00619420" target="_blank" >RIV/68081723:_____/25:00619420 - isvavai.cz</a>

  • Nalezeny alternativní kódy

    RIV/00216224:14310/25:00141363

  • Výsledek na webu

    <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-025-00151-x" target="_blank" >https://www.nature.com/articles/s41598-025-00151-x</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1038/s41598-025-00151-x" target="_blank" >10.1038/s41598-025-00151-x</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    The impact of quantum circuit architecture and hyperparameters on variational quantum algorithms exemplified in the electronic structure of the GaAs crystal

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Variational Quantum Algorithms (VQAs) provide a promising framework for solving electronic structure problems using the computational capabilities of quantum computers to explore high-dimensional Hilbert spaces efficiently. This research investigates the performance of VQAs in electronic structure calculations of gallium arsenide (GaAs), a semiconductor with a zinc-blende structure. Utilizing a tight-binding Hamiltonian and a Jordan-Wigner-like transformation, we map the problem to a 10-qubit Hamiltonian. We analyze the impact of quantum circuit architectures, algorithm hyperparameters, and optimization methods on two VQAs: Variational Quantum Deflation (VQD) and Subspace Search Variational Quantum Eigensolver (SSVQE). We observed that while both algorithms offer promising results, the choice of ansatz and hyperparameter tuning were especially critical in achieving reliable outcomes, particularly for higher energy states. Adjusting the hyperparameters in VQD significantly enhanced the accuracy of higher energy state calculations, reducing the error by an order of magnitude, whereas tuning the hyperparameters in SSVQE had minimal impact. Our findings provide insights into optimizing VQAs for electronic structure problems, paving the way for their application to more complex systems on near-term quantum devices.

  • Název v anglickém jazyce

    The impact of quantum circuit architecture and hyperparameters on variational quantum algorithms exemplified in the electronic structure of the GaAs crystal

  • Popis výsledku anglicky

    Variational Quantum Algorithms (VQAs) provide a promising framework for solving electronic structure problems using the computational capabilities of quantum computers to explore high-dimensional Hilbert spaces efficiently. This research investigates the performance of VQAs in electronic structure calculations of gallium arsenide (GaAs), a semiconductor with a zinc-blende structure. Utilizing a tight-binding Hamiltonian and a Jordan-Wigner-like transformation, we map the problem to a 10-qubit Hamiltonian. We analyze the impact of quantum circuit architectures, algorithm hyperparameters, and optimization methods on two VQAs: Variational Quantum Deflation (VQD) and Subspace Search Variational Quantum Eigensolver (SSVQE). We observed that while both algorithms offer promising results, the choice of ansatz and hyperparameter tuning were especially critical in achieving reliable outcomes, particularly for higher energy states. Adjusting the hyperparameters in VQD significantly enhanced the accuracy of higher energy state calculations, reducing the error by an order of magnitude, whereas tuning the hyperparameters in SSVQE had minimal impact. Our findings provide insights into optimizing VQAs for electronic structure problems, paving the way for their application to more complex systems on near-term quantum devices.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10302 - Condensed matter physics (including formerly solid state physics, supercond.)

Návaznosti výsledku

  • Projekt

  • Návaznosti

    I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Scientific Reports

  • ISSN

    2045-2322

  • e-ISSN

    2045-2322

  • Svazek periodika

    15

  • Číslo periodika v rámci svazku

    1

  • Stát vydavatele periodika

    DE - Spolková republika Německo

  • Počet stran výsledku

    14

  • Strana od-do

    15746

  • Kód UT WoS článku

    001483188000039

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-105004296704