論文の概要: Gate-free state preparation for fast variational quantum eigensolver
simulations: ctrl-VQE
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.04302v3
- Date: Tue, 11 May 2021 03:41:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-06 16:00:30.686912
- Title: Gate-free state preparation for fast variational quantum eigensolver
simulations: ctrl-VQE
- Title（参考訳）: 高速変分量子固有解法シミュレーションのためのゲートフリー状態準備:ctrl-vqe
- Authors: Oinam Romesh Meitei, Bryan T. Gard, George S. Barron, David P. Pappas,
Sophia E. Economou, Edwin Barnes, and Nicholas J. Mayhall
- Abstract要約: VQEは現在、短期量子コンピュータ上で電子構造問題を解決するためのフラッグシップアルゴリズムである。
本稿では、状態準備に使用される量子回路を完全に取り除き、量子制御ルーチンに置き換える代替アルゴリズムを提案する。
VQEと同様に、最適化された目的関数は、量子ビットマップされた分子ハミルトニアンの期待値である。
- 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 variational quantum eigensolver (VQE) is currently the flagship algorithm
for solving electronic structure problems on near-term quantum computers. This
hybrid quantum/classical algorithm involves implementing a sequence of
parameterized gates on quantum hardware to generate a target quantum state, and
then measuring the expectation value of the molecular Hamiltonian. Due to
finite coherence times and frequent gate errors, the number of gates that can
be implemented remains limited on current quantum devices, preventing accurate
applications to systems with significant entanglement, such as strongly
correlated molecules. In this work, we propose an alternative algorithm (which
we refer to as ctrl-VQE) where the quantum circuit used for state preparation
is removed entirely and replaced by a quantum control routine which
variationally shapes a pulse to drive the initial Hartree-Fock state to the
full CI target state. As with VQE, the objective function optimized is the
expectation value of the qubit-mapped molecular Hamiltonian. However, by
removing the quantum circuit, the coherence times required for state
preparation can be drastically reduced by directly optimizing the pulses. We
demonstrate the potential of this method numerically by directly optimizing
pulse shapes which accurately model the dissociation curves of the hydrogen
molecule (covalent bond) and helium hydride ion (ionic bond), and we compute
the single point energy for LiH with four transmons.
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、現在、短期量子コンピュータにおける電子構造問題を解くためのフラッグシップアルゴリズムである。
このハイブリッド量子/古典的アルゴリズムは、量子ハードウェア上にパラメータ化ゲートの列を実装して、ターゲット量子状態を生成し、分子ハミルトニアンの期待値を測定する。
有限コヒーレンス時間と頻繁なゲートエラーのため、実装可能なゲートの数は現在の量子デバイスに限られており、強い相関分子のような大きな絡み合いを持つシステムへの正確な適用を妨げている。
そこで本研究では,状態形成に使用する量子回路を完全に除去し,パルスを変分的に形作る量子制御ルーチンに置き換え,初期hartree-fock状態を完全なciターゲット状態に駆動する代替アルゴリズムを提案する。
vqeと同様に、目的関数最適化は、量子ビットマップ分子ハミルトニアンの期待値である。
しかし、量子回路を除去すれば、パルスを直接最適化することで状態形成に必要なコヒーレンス時間を劇的に削減することができる。
水素分子(共有結合)と水素化ヘリウムイオン(イオン結合)の解離曲線を正確にモデル化したパルス形状を直接最適化し,4つのトランスモンでLiHの単一点エネルギーを計算することにより,この手法のポテンシャルを数値的に示す。
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