論文の概要: Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum
algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.01098v1
- Date: Mon, 3 Aug 2020 18:00:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-07 06:27:42.089172
- Title: Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum
algorithms
- Title（参考訳）: 変分量子アルゴリズムのための量子最適制御誘導アンサッツ
- Authors: Alexandre Choquette, Agustin Di Paolo, Panagiotis Kl. Barkoutsos,
David S\'en\'echal, Ivano Tavernelli, Alexandre Blais
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツ(英語版)または変分形式(英語版)とも呼ばれる。
ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだ「解」を導入することで、このアプローチが必ずしも有利であるとは限らないことを示す。
この研究は、より一般的な対称性を破るアンスの開発に向けた第一歩となり、物理学や化学問題への応用に繋がる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 105.54048699217668
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A central component of variational quantum algorithms (VQA) is the
state-preparation circuit, also known as ansatz or variational form. This
circuit is most commonly designed to respect the symmetries of the problem
Hamiltonian and, in this way, constrain the variational search to a subspace of
interest. Here, we show that this approach is not always advantageous by
introducing ans\"atze that incorporate symmetry-breaking unitaries. This class
of ans\"atze, that we call Quantum-Optimal-Control-inspired Ans\"atze (QOCA),
is inspired by the theory of quantum optimal control and leads to an improved
convergence of VQAs for some important problems. Indeed, we benchmark QOCA
against popular ans\"atze applied to the Fermi-Hubbard model at half-filling
and show that our variational circuits can approximate the ground state of this
model with significantly higher accuracy and for larger systems. We also show
how QOCA can be used to find the ground state of the water molecule and compare
the performance of our ansatz against other common choices used for chemistry
problems. This work constitutes a first step towards the development of a more
general class of symmetry-breaking ans\"atze with applications to physics and
chemistry problems.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツまたは変分形式とも呼ばれる。
この回路はハミルトニアン問題の対称性を尊重するために最も一般的に設計されており、この方法では変分探索を興味のある部分空間に制限する。
ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだans\"atzeを導入することで、このアプローチが必ずしも有利ではないことを示す。
量子最適制御(quantum-Optimal-Control-inspired Ans\atze, QOCA)と呼ばれるこのクラスは、量子最適制御の理論にインスパイアされ、いくつかの重要な問題に対してVQAsの収束が改善される。
実際、フェルミ・ハバードモデルに適用された一般的なans\"atzeに対するqocaベンチマークを半分満たし、我々の変分回路がこのモデルの基底状態をかなり高い精度とより大きなシステムで近似できることを示した。
また, qocaを水分子の基底状態の探索に利用し, ansatzの性能と化学問題に用いられる他の一般的な選択との比較を行った。
この研究は、より一般的な対称性を破る ans\ の開発への第一歩であり、物理学や化学問題への応用である。
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