鉄硫黄クラスターにおけるSQD/QSCI量子化学ベンチマークのスピン監査

著者より。<p>背景として、この論争を追っていない方のために説明すると、IBMの鉄硫黄SQDの結果（Sci. Adv. 2025）は、「量子コンピュータは現在化学計算に有用である」という主張の代表的なものの一つであり、公開された批判（arXiv:2501.07231）では、量子サンプリングは、コストを合わせた場合、古典的な選択CIに決して勝てないと主張している。その議論はまだ続いている。<p>両陣営はエネルギーについて議論してきた。どちらも、これらの計算が実際にどの電子状態に収束したかは測定していない。<p>そこで私が測定した。⟨S²⟩は、システムと部分空間のサイズによって4.7から7.0の間になり、これらの論文が指定するターゲットは⟨S²⟩=0のシングレットである。私が試したすべての初期推測は同じ場所に到達し、収束時の誤差は約スピン状態ラダー自体のサイズであり、まさに議論されている物理現象である。<p>IBMはこの問題に対する緩和策を提供している。出荷されたままの状態、つまり彼らのドライバ、リカバリーループ、そして独自のspin_square()診断機能を使用して実行すると、部分空間を4.00倍大きく（194,481決定因子対48,600）、基底エネルギーを1ナノハートリー未満だけ変化させる。これによりシングレットを表現可能にする。しかし、シングレットを生成することはない。彼らのソルバーは、シングレットを直接ターゲットとするspin_sq引数も取るが、デフォルトのパイプラインではそれを設定しない。<p>私は昨日、この投稿をする前に、その狭い部分を彼らのトラッカーに提出した: https://github.com/Qiskit/qiskit-addon-sqd/issues/337。メンテナーが回答し、その日のうちにクローズしたが、その回答が有用な部分である。彼の言葉によれば、そのフラグはアルファCIストリングをベータストリングとして、またその逆を使用することで、サンプリングされた部分空間を拡張する。これは、返される状態のスピンがどうなるかではなく、どの決定因子が空間をスパンするかについての声明であり、まさに測定結果が示していることである。彼は数値に反論しなかった。デフォルトのパスがspin_sqに到達することを意図しているかどうかという第二の質問は、まだ回答されていない。<p>明らかな反論は、これがすべて私自身の再実装であるということなので、ここにそれ以外の部分を示す。IBMのフラッグシップ論文のデータ可用性アーカイブには、生のハードウェア測定記録が含まれている。2023年12月の[2Fe-2S]に対する2,457,600ショット、2024年4月の[4Fe-4S]に対する3,163,742の観測結果、さらに積分値と最適化された回路のパラメータが含まれている。彼らのショットを彼ら自身のパイプラインで実行すると、[2Fe-2S]は低い⟨S²⟩に達するが、彼ら自身の参照値から248 mHa離れており、[4Fe-4S]はスピン純粋な三重項、Var(S²) = 3e-6、真のS=1固有状態に収束する。これはクリーンな状態であり、間違った状態であり、彼らの参照値から1,438 mHa離れている。<p>そのアーカイブにある2つの事柄は、私による分析を全く必要としない。彼らの均一ランダムなヌル制御は、公開されているすべての[2Fe-2S]比較において、ハードウェアサンプルに匹敵するか、それを上回る。そして、彼らの最大の[4Fe-4S]実行は、部分空間次元が10⁸であるにもかかわらず、彼ら自身の古典的なHCIファイルに149 mHa遅れをとっている。<p>AIの側面については、これがHNに載っている理由の半分であるため、Claudeが私の指示の下で約72時間で初期監査をエンドツーエンドで行い、その後多くの敵対的レビューを経てきた。実際に興味深いと私が擁護する部分は、その速度ではない。事前登録された検証ゲートを通じて、独自の作業における5つの欠陥を発見し、そのうちの1つはIBM自身の公開エネルギーテーブルとのクロスチェックによるものであり、新しい計測器がその結果がスピンセクターのアーティファクトであることを示したときに、独自の最も強力なプロ量子発見を撤回した。AUDIT_TRAIL.mdにタイムラインがある。REPRO_MAP.mdは、すべての主張をファイルとそれを再生するコマンドにマッピングしている。<p>もしあなたがこれを覆したいなら、そして本気でそう言うなら、方法はこうだ。これらのベンチマークのスピン完了した基底多様体で⟨S²⟩ < 1の任意の状態を提示せよ。あるいは、決定因子数を合わせたスピン識別エネルギーがHCIまたはCIPSIを上回る量子サンプリングされた部分空間を示せ。あるいは、IBMのアーカイブされたサンプルで出荷パイプラインを実行した結果、スピンペナルティなしで⟨S²⟩ < 1かつ誤差50 mHa未満を同時に達成せよ。ハーネスはアーカイブにあり、たとえ私が間違っていたとしても、得られた結果は何でも公開する。<p>プレプリント: https://doi.org/10.26434/chemrxiv.15006382/v1<p>制限事項のセクションは現実的である。比較次元は固定されており、[4Fe-4S]参照は近似的であり、58.6Mの「サンプル」ファイルは重複排除されているため、最適回路数値のショットレベル分布は公開監査可能ではない。これは短い。ホットテイクの前に読む価値がある。