論文の概要: Certified variational quantum algorithms for eigenstate preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.13222v2
• Date: Mon, 9 Nov 2020 15:42:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-11-18 00:01:10.425024
• Title: Certified variational quantum algorithms for eigenstate preparation
• Title（参考訳）: 固有状態準備のための変分量子アルゴリズム
• Authors: Andrey Kardashin and Alexey Uvarov and Dmitry Yudin and Jacob Biamonte
• Abstract要約: 我々は変分アルゴリズムの終了を認証する手段を開発する。 逆場イジングモデル、競合する相互作用を持つ1次元スピンレスフェルミオンのモデル、量子電磁力学のシュウィンガーモデルという3つのモデルに適用することで、我々のアプローチを実証する。
• 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: Solutions to many-body problem instances often involve an intractable number of degrees of freedom and admit no known approximations in general form. In practice, representing quantum-mechanical states of a given Hamiltonian using available numerical methods, in particular those based on variational Monte Carlo simulations, become exponentially more challenging with increasing system size. Recently quantum algorithms implemented as variational models have been proposed to accelerate such simulations. The variational ansatz states are characterized by a polynomial number of parameters devised in a way to minimize the expectation value of a given Hamiltonian, which is emulated by local measurements. In this study, we develop a means to certify the termination of variational algorithms. We demonstrate our approach by applying it to three models: the transverse field Ising model, the model of one-dimensional spinless fermions with competing interactions, and the Schwinger model of quantum electrodynamics. By means of comparison, we observe that our approach shows better performance near critical points in these models. We hence take a further step to improve the applicability and to certify the results of variational quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 多体問題に対する解は、しばしば難解な数の自由を伴い、一般に知られている近似は認めない。 実際には、利用可能な数値法、特に変分モンテカルロシミュレーションに基づくハミルトニアンの量子力学状態を表現することは、システムサイズを増やすことで指数関数的に困難になる。 近年,このようなシミュレーションを高速化するために,変分モデルとして実装された量子アルゴリズムが提案されている。 変分アンザッツ状態は、局所的な測定によってエミュレートされる与えられたハミルトニアンの期待値を最小限にするために考案されたパラメータの多項式数によって特徴づけられる。 本研究では,変分アルゴリズムの終了を証明する手法を開発した。 逆場イジングモデル、競合する相互作用を持つ1次元スピンレスフェルミオンのモデル、量子電磁力学のシュウィンガーモデルという3つのモデルに適用することで、我々のアプローチを実証する。 比較により,本手法はこれらのモデルにおける臨界点に近い性能を示す。 そこで我々は,応用性の向上と変分量子シミュレータの結果の検証に向けて,さらなる一歩を踏み出した。

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