論文の概要: Implementation of quantum imaginary-time evolution method on NISQ
devices: Nonlocal approximation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.12715v1
- Date: Tue, 26 May 2020 13:37:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-18 07:42:26.834876
- Title: Implementation of quantum imaginary-time evolution method on NISQ
devices: Nonlocal approximation
- Title（参考訳）: NISQデバイスにおける量子想像時間進化法の実装:非局所近似
- Authors: Hirofumi Nishi, Taichi Kosugi, Yu-ichiro Matsushita
- Abstract要約: 最近提案された量子想像時間進化法(QITE)は、ノイズ量子(NISQ)デバイスの実装において深い回路深さと困難に直面している。
仮想時間進化演算子をユニタリ演算子に変換する際に課される局所性条件や局所近似(LA)を除去することにより、量子回路深さが大幅に減少することを発見した。
非局所性条件に基づく2段階近似法:拡張LA(eLA)と非局所近似(NLA)を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The imaginary-time evolution method is widely known to be efficient for
obtaining the ground state in quantum many-body problems on a classical
computer. A recently proposed quantum imaginary-time evolution method (QITE)
faces problems of deep circuit depth and difficulty in the implementation on
noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. In this study, a nonlocal
approximation is developed to tackle this difficulty. We found that by removing
the locality condition or local approximation (LA), which was imposed when the
imaginary-time evolution operator is converted to a unitary operator, the
quantum circuit depth is significantly reduced. We propose two-step
approximation methods based on a nonlocality condition: extended LA (eLA) and
nonlocal approximation (NLA). To confirm the validity of eLA and NLA, we apply
them to the max-cut problem of an unweighted 3-regular graph and a weighted
fully connected graph; we comparatively evaluate the performances of LA, eLA,
and NLA. The eLA and NLA methods require far fewer circuit depths than LA to
maintain the same level of computational accuracy. Further, we developed a
``compression'' method of the quantum circuit for the imaginary-time steps as a
method to further reduce the circuit depth in the QITE method. The eLA, NLA,
and the compression method introduced in this study allow us to reduce the
circuit depth and the accumulation of error caused by the gate operation
significantly and pave the way for implementing the QITE method on NISQ
devices.
- Abstract（参考訳）: 虚時発展法は、古典的コンピュータ上の量子多体問題の基底状態を得るために効率的であることが広く知られている。
最近提案された量子イマジナリータイム進化法(qite)は、ノイズの多い中間スケール量子(nisq)デバイスにおける深い回路深度と実装の難しさの問題に直面している。
本研究では,この困難に対処するために非局所近似法を開発した。
仮想時間進化演算子をユニタリ演算子に変換する際に課される局所性条件や局所近似(LA)を除去することにより、量子回路深さが大幅に減少することを発見した。
非局所性条件に基づく2段階近似法を提案する: extended la (ela) と nonlocal approximation (nla) である。
eLA と NLA の妥当性を確認するため,非重み付き3次元正則グラフと重み付き完全連結グラフの最大カット問題に適用し,LA と eLA と NLA のパフォーマンスを比較検討した。
eLA法とNLA法は、同じ計算精度を維持するためにLAよりもはるかに少ない回路深さを必要とする。
さらに,QITE法における回路深度をさらに低減する手法として,仮想時間ステップのための量子回路の「圧縮」法を開発した。
本研究で導入されたeLA, NLA, および圧縮手法により, ゲート動作による回路深さと誤差の蓄積を著しく低減し, NISQデバイス上でのQITE法の実装方法を明らかにすることができる。
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