論文の概要: Hartree-Fock on a superconducting qubit quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.04174v4
• Date: Fri, 18 Sep 2020 22:16:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-25 11:22:28.123825
• Title: Hartree-Fock on a superconducting qubit quantum computer
• Title（参考訳）: 超伝導量子コンピュータのhartree-fock
• Authors: Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Sergio Boixo, Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Yu Chen, Zijun Chen, Benjamin Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Sean Demura, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens, Edward Farhi, Austin Fowler, Brooks Foxen, Craig Gidney, Marissa Giustina, Rob Graff, Steve Habegger, Matthew P. Harrigan, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang, William J. Huggins, Lev Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Dvir Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Seon Kim, Paul V. Klimov, Alexander Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Mike Lindmark, Erik Lucero, Orion Martin, John M. Martinis, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Anthony Megrant, Xiao Mi, Masoud Mohseni, Wojciech Mruczkiewicz, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Hartmut Neven, Murphy Yuezhen Niu, Thomas E. O'Brien, Eric Ostby, Andre Petukhov, Harald Putterman, Chris Quintana, Pedram Roushan, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vadim Smelyanskiy, Doug Strain, Kevin J. Sung, Marco Szalay, Tyler Y. Takeshita, Amit Vainsencher, Theodore White, Nathan Wiebe, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Adam Zalcman
• Abstract要約: ここでは、12の量子ビット、78の2量子ビットゲート、114の1量子ビットゲートを含む、最も大きな化学の一連の量子シミュレーションを行う。 我々は、ジアゼンの異性化と同様に、$rm H_6$, $rm H_8$, $rm H_10$, $rm H_12$の結合エネルギーをモデル化する。 また,本実験の有効性を劇的に向上させる$N$-representabilityに基づく誤り軽減戦略を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.152226344347064
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As the search continues for useful applications of noisy intermediate scale quantum devices, variational simulations of fermionic systems remain one of the most promising directions. Here, we perform a series of quantum simulations of chemistry the largest of which involved a dozen qubits, 78 two-qubit gates, and 114 one-qubit gates. We model the binding energy of ${\rm H}_6$, ${\rm H}_8$, ${\rm H}_{10}$ and ${\rm H}_{12}$ chains as well as the isomerization of diazene. We also demonstrate error-mitigation strategies based on $N$-representability which dramatically improve the effective fidelity of our experiments. Our parameterized ansatz circuits realize the Givens rotation approach to non-interacting fermion evolution, which we variationally optimize to prepare the Hartree-Fock wavefunction. This ubiquitous algorithmic primitive corresponds to a rotation of the orbital basis and is required by many proposals for correlated simulations of molecules and Hubbard models. Because non-interacting fermion evolutions are classically tractable to simulate, yet still generate highly entangled states over the computational basis, we use these experiments to benchmark the performance of our hardware while establishing a foundation for scaling up more complex correlated quantum simulations of chemistry.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子デバイスの有用な応用を探索し続けているため、フェルミオン系の変分シミュレーションは最も有望な方向の1つである。 ここでは、12の量子ビット、78の2量子ビットゲート、114の1量子ビットゲートを含む、最も大きな化学の一連の量子シミュレーションを行う。 我々は、${\rm H}_6$, ${\rm H}_8$, ${\rm H}_{10}$および${\rm H}_{12}$鎖の結合エネルギーとジアゼンの異性化をモデル化する。 また,本実験の有効性を劇的に向上させる$N$-representabilityに基づく誤り軽減戦略を示す。 パラメータ化アンサッツ回路は、ハーツリー・フォック波動関数を作成するために変動的に最適化した非干渉フェルミオン進化に対するGivens回転アプローチを実現する。 このユビキタスアルゴリズムプリミティブは軌道基底の回転に対応し、分子とハバードモデルの相関シミュレーションのための多くの提案によって要求される。 非相互作用性フェルミオンの進化は古典的にシミュレートできるが、計算ベースで非常に絡み合った状態を生成するため、これらの実験を用いてハードウェアの性能をベンチマークし、化学のより複雑な相関量子シミュレーションをスケールアップする基盤を確立する。

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