本研究は、温度上昇下の心筋細胞で現れる Hyperthermal Sarcomeric Oscillations（HSOs）について、5つの連続サルコメアから得られる高速な局所位相トポロジーを、量子ハードウェア上で反復実行可能な最小代理系に写像できるかを検討した単著プレプリントです。先行の HSO 再解析で得られた「4つの隣接対関係からなる16状態の拘束トポロジー」を4量子ビットの基底状態として符号化し、固定した最近接2段Trotter kernel と IBM EstimatorV2 を用いて、局所協調の生理学的読出しを実機上で評価しました。
本研究は、4量子ビットで心筋細胞全体やカルシウム動態を再現すること、あるいは量子優位を主張するものではありません。狙いは、実験に根ざした局所生理状態空間を、実機で再現よく実行し、状態ごとの構造を保ったまま読み出せるかを検証することにあります。
5連続サルコメアから4つの隣接対関係を抽出し、16状態の高速局所トポロジーを4量子ビット基底状態へ写像した。
固定した nearest-neighbour two-step Trotter kernel により、最小限の量子実行系として設計した。
ibm_pittsburgh 上で同一4量子ビット配置を3回反復実行し、状態保持、最小局所再編成、反位相豊富状態占有率、ミスマッチ配置、粗視化セグメント同期などの生理学的に解釈可能な読出しを評価した。
実機平均は exact surrogate reference に近く、特に anti-phase-rich occupancy は 0.4519 ± 0.0022（exact 0.4513）、Stopo は 0.2946 ± 0.0008（exact 0.2935）と良好に一致した。
16初期状態にわたる exact-versus-hardware の状態別一致は強く、観測量に応じて Pearson r = 0.941–1.000 を示した。
以上より、HSO の局所協調を表す実験由来の小さな状態空間は、実量子ハードウェア上でも再現よく実行でき、生理学的に解釈可能な形で保持されることが示された。
Seine A. Shintani. Repeatable quantum-hardware execution of a fast local-topology surrogate for hyperthermal sarcomeric oscillations. bioRxiv（Preprint, Version 1, 2026）.
DOI: 10.64898/2026.04.02.716025
Keywords: Hyperthermal Sarcomeric Oscillations (HSOs), Cardiomyocyte, Quantum Hardware, Four-Qubit Surrogate, Local Topology, Repeatable Execution