論文の概要: Term Grouping and Travelling Salesperson for Digital Quantum Simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.05983v3
- Date: Fri, 12 Mar 2021 16:34:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-11 00:39:34.213032
- Title: Term Grouping and Travelling Salesperson for Digital Quantum Simulation
- Title（参考訳）: デジタル量子シミュレーションのための用語群と旅行販売者
- Authors: Kaiwen Gui, Teague Tomesh, Pranav Gokhale, Yunong Shi, Frederic T.
Chong, Margaret Martonosi, Martin Suchara
- Abstract要約: ハミルトニアンの時間発展を評価する量子力学のデジタルシミュレーションは、当初提案されていた量子コンピューティングの応用である。
ハミルトニアンの完全な第2量子化形式をエミュレートするために必要な多数の量子ゲートは、そのようなアプローチを短期デバイスには適さない。
アルゴリズムと物理の誤りを同時に軽減する新しい項順序付け戦略であるmax-commute-tspを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.945601123742983
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Digital simulation of quantum dynamics by evaluating the time evolution of a
Hamiltonian is the initially proposed application of quantum computing. The
large number of quantum gates required for emulating the complete second
quantization form of the Hamiltonian, however, makes such an approach
unsuitable for near-term devices with limited gate fidelities that cause high
physical errors. In addition, Trotter error caused by noncommuting terms can
accumulate and harm the overall circuit fidelity, thus causing algorithmic
errors. In this paper, we propose a new term ordering strategy, max-commute-tsp
(MCTSP), that simultaneously mitigates both algorithmic and physical errors.
First, we improve the Trotter fidelity compared with previously proposed
optimization by reordering Pauli terms and partitioning them into commuting
families. We demonstrate the practicality of this method by constructing and
evaluating quantum circuits that simulate different molecular Hamiltonians,
together with theoretical explanations for the fidelity improvements from our
term grouping method. Second, we describe a new gate cancellation technique
that reduces the high gate counts by formulating the gate cancellation problem
as a travelling salesperson problem, together with benchmarking experiments.
Finally, we also provide benchmarking results that demonstrate the combined
advantage of max-commute-tsp to mitigate both physical and algorithmic errors
via quantum circuit simulation under realistic noise models.
- Abstract（参考訳）: ハミルトニアンの時間発展の評価による量子力学のデジタルシミュレーションは、量子コンピューティングの最初に提案された応用である。
しかし、ハミルトニアンの完全な第2量子化形式をエミュレートするために必要な多数の量子ゲートは、そのようなアプローチは、高い物理誤差を引き起こす限られたゲート忠実性を持つ近距離デバイスには適さない。
さらに、非可換項によるトロッター誤差は、全体の回路忠実度を蓄積し、損傷し、アルゴリズムエラーを引き起こす。
本稿では,アルゴリズムと物理の誤りを同時に軽減する新しい項順序付け戦略であるmax-commute-tsp(MCTSP)を提案する。
まず,前述した最適化に比べてトローターの忠実性が向上し,パウリ項を再順序付けし,可換族に分割した。
本研究では,分子ハミルトニアンをシミュレートする量子回路を構築し,評価することにより,本手法の実用性を実証すると共に,項群法からの忠実度向上の理論的説明を行う。
第2に,ゲートキャンセル問題をトラベリングセールスマン問題として,ベンチマーク実験とともに定式化し,ゲート数を削減する新しいゲートキャンセル手法について述べる。
最後に,現実的な雑音モデル下での量子回路シミュレーションにより,物理およびアルゴリズムの誤差を軽減するために,最大計算tspの利点を併用したベンチマーク結果も提供する。
関連論文リスト
- Trapped-ion quantum simulation of the Fermi-Hubbard model as a lattice gauge theory using hardware-aware native gates [0.3370543514515051]
トロタライズに基づく量子シミュレーションは将来性を示しているが、現在のハードウェアの実装はノイズによって制限されている。
Z2 LGTへのFermi-Hubbardモデルのマッピングが最近提案され、追加の対称性で保護された部分空間にダイナミクスを制限し、ノイズのある古典的シミュレーションによって選択後の誤差軽減の能力が検証された。
特に、反復事前条件勾配降下(IPG)とサブシステムフォン・ノイマンエントロピー圧縮の組み合わせにより、FHM量子シミュレーションの2ビットゲート数を35%削減する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-12T13:21:12Z) - Improved Digital Quantum Simulation by Non-Unitary Channels [0.5999777817331317]
非単体シミュレーションチャネルの性能について検討し、単体回路の重み付け平均から構築したチャネルの誤差構造について考察する。
シミュレーション回路を数回上回る平均化は、単一ステップのショートタイムと複数ステップの長時間のシミュレーションにおいて、トロッタライズ誤差を大幅に低減できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-24T18:00:02Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Algebraic Compression of Quantum Circuits for Hamiltonian Evolution [52.77024349608834]
時間依存ハミルトニアンの下でのユニタリ進化は、量子ハードウェアにおけるシミュレーションの重要な構成要素である。
本稿では、トロッターステップを1ブロックの量子ゲートに圧縮するアルゴリズムを提案する。
この結果、ハミルトニアンのある種のクラスに対する固定深度時間進化がもたらされる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:01Z) - Fixed Depth Hamiltonian Simulation via Cartan Decomposition [59.20417091220753]
時間に依存しない深さの量子回路を生成するための構成的アルゴリズムを提案する。
一次元横フィールドXYモデルにおけるアンダーソン局在化を含む、モデルの特殊クラスに対するアルゴリズムを強調する。
幅広いスピンモデルとフェルミオンモデルに対して正確な回路を提供するのに加えて、我々のアルゴリズムは最適なハミルトニアンシミュレーションに関する幅広い解析的および数値的な洞察を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-01T19:06:00Z) - Low-depth Hamiltonian Simulation by Adaptive Product Formula [3.050399782773013]
量子コンピュータ上の量子システムの力学を効率的に研究するために、様々なハミルトンシミュレーションアルゴリズムが提案されている。
本稿では,低深度時間進化回路を構築するための適応的手法を提案する。
我々の研究は、雑音の中規模量子デバイスを用いた実践的なハミルトンシミュレーションに光を当てている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-10T18:00:42Z) - Simulating nonnative cubic interactions on noisy quantum machines [65.38483184536494]
量子プロセッサは、ハードウェアに固有のものではないダイナミクスを効率的にシミュレートするためにプログラムできることを示す。
誤差補正のないノイズのあるデバイスでは、モジュールゲートを用いて量子プログラムをコンパイルするとシミュレーション結果が大幅に改善されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-15T05:16:24Z) - Hamiltonian Simulation Algorithms for Near-Term Quantum Hardware [6.445605125467574]
我々は、ハミルトニアンシミュレーションのための量子アルゴリズムを「回路モデルより1レベル下」に開発する。
我々は、これらのテクニックが標準エラーモデルで与える影響を分析します。
2量子相互作用からマルチキュービット進化を効率的に合成するための解析回路のアイデンティティーを導出する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-15T18:22:02Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。