論文の概要: Calculating transition amplitudes by variational quantum deflation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.11724v2
- Date: Thu, 13 May 2021 14:46:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-01 21:04:24.976872
- Title: Calculating transition amplitudes by variational quantum deflation
- Title（参考訳）: 変分量子デフレによる遷移振幅の計算
- Authors: Yohei Ibe, Yuya O. Nakagawa, Nathan Earnest, Takahiro Yamamoto, Kosuke
Mitarai, Qi Gao, Takao Kobayashi
- Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は、短期量子コンピュータの応用にとって魅力的な候補である。
高価なアダマール試験のような回路を使わずに、VQDが発見した固有状態間の遷移振幅を評価する方法はない。
提案手法は2つの状態間を推定する能力にのみ依存するため,VQD固有状態に対する妥当性を制限しない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.306344552127684
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum eigensolver (VQE) is an appealing candidate for the
application of near-term quantum computers. A technique introduced in [Higgot
et al., Quantum 3, 156 (2019)], which is named variational quantum deflation
(VQD), has extended the ability of the VQE framework for finding excited states
of a Hamiltonian. However, no method to evaluate transition amplitudes between
the eigenstates found by the VQD without using any costly Hadamard-test-like
circuit has been proposed despite its importance for computing properties of
the system such as oscillator strengths of molecules. Here we propose a method
to evaluate transition amplitudes between the eigenstates obtained by the VQD
avoiding any Hadamard-test-like circuit. Our method relies only on the ability
to estimate overlap between two states, so it does not restrict to the VQD
eigenstates and applies for general situations. To support the significance of
our method, we provide a comprehensive comparison of three previously proposed
methods to find excited states with numerical simulation of three molecules
(lithium hydride, diazene, and azobenzene) in a noiseless situation and find
that the VQD method exhibits the best performance among the three methods.
Finally, we demonstrate the validity of our method by calculating the
oscillator strength of lithium hydride, comparing results from numerical
simulations and real-hardware experiments on the cloud enabled quantum computer
IBMQ Rome. Our results illustrate the superiority of the VQD to find excited
states and widen its applicability to various quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、短期量子コンピュータの応用にとって魅力的な候補である。
変分量子デフレ(VQD)と呼ばれる[Higgot et al., Quantum 3, 156 (2019)]で導入された技術は、ハミルトンの励起状態を見つけるためのVQEフレームワークの能力を拡張した。
しかしながら、分子の振動子強度などのシステムの計算特性において重要であるにもかかわらず、コストのかかるアダマールテストのような回路を使わずに、VQDによって発見された固有状態間の遷移振幅を評価する方法が提案されていない。
本稿では,vqdにより得られた固有状態間の遷移振幅を評価する手法を提案する。
提案手法は2つの状態間の重なり合いを推定する能力にのみ依存するため,VQD固有状態に制限されず,一般的な状況に適用できる。
本手法の意義を裏付ける目的で,3分子(リシウム,ジアゼン,アゾベンゼン)の無騒音下での数値シミュレーションにより励起状態を求める3つの方法の包括的比較を行い,vqd法が3つの方法の中で最高の性能を示すことを見出した。
最後に, 水素化リチウムの発振強度を計算し, クラウド上での数値シミュレーションと実ハードウェア実験の結果を比較し, 提案手法の有効性を実証した。
以上の結果から、VQDが励起状態を見つけ、様々な量子システムに適用可能であることを示す。
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