論文の概要: Variational quantum eigensolvers by variance minimization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.15781v1
• Date: Mon, 29 Jun 2020 02:44:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-12 03:46:32.853243
• Title: Variational quantum eigensolvers by variance minimization
• Title（参考訳）: 分散最小化による変分量子固有解法
• Authors: Dan-Bo Zhang, Zhan-Hao Yuan, Tao Yin
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は通常、ハイブリッド量子古典最適化でエネルギーを最小化する。 エネルギー分散を最小化してVQEを提案するが、これは分散-VQE(VVQE)と呼ばれる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3093890460224435
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Variational quantum eigensolver(VQE) typically minimizes energy with hybrid quantum-classical optimization, which aims to find the ground state. Here, we propose a VQE by minimizing energy variance, which is called as variance-VQE(VVQE). The VVQE can be viewed as an self-verifying eigensolver for arbitrary eigenstate by designing, since an eigenstate for a Hamiltonian should have zero energy variance. We demonstrate properties and advantages of VVQE for solving a set of excited states with quantum chemistry problems. Remarkably, we show that optimization of a combination of energy and variance may be more efficient to find low-energy excited states than those of minimizing energy or variance alone. We further reveal that the optimization can be boosted with stochastic gradient descent by Hamiltonian sampling, which uses only a few terms of the Hamiltonian and thus significantly reduces the quantum resource for evaluating variance and its gradients.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は通常、基底状態を見つけることを目的としたハイブリッド量子古典最適化によってエネルギーを最小化する。 本稿では、エネルギー分散を最小化してVQEを提案し、これは分散-VQE(VVQE)と呼ばれる。 VVQEは、ハミルトニアンに対する固有状態はエネルギーの分散がゼロであることから、設計により任意の固有状態に対する自己検証固有解法と見なすことができる。 量子化学問題を用いて励起状態の集合を解くためのVVQEの特性と利点を示す。 エネルギーと分散の組合せの最適化は、エネルギーの最小化や分散のみの分散よりも低エネルギー励起状態を見つける方が効率的であることを示す。 さらに、ハミルトニアンサンプリングによる確率勾配降下により最適化が促進され、ハミルトニアン数項しか使用せず、分散と勾配を評価するための量子資源が著しく減少することを明らかにした。

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