論文の概要: Limitations of optimization algorithms on noisy quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.05532v1
- Date: Fri, 11 Sep 2020 17:07:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-02 22:18:57.555683
- Title: Limitations of optimization algorithms on noisy quantum devices
- Title（参考訳）: 雑音量子デバイスにおける最適化アルゴリズムの限界
- Authors: Daniel Stilck Franca, Raul Garcia-Patron
- Abstract要約: 我々は、古典的アルゴリズムと、短期的な量子デバイス上で動作している量子アルゴリズムを比較する透過的な方法を提案する。
我々のアプローチは、量子状態がノイズモデルの定点にどれだけ早く収束するかを決定するエントロピック不等式の組み合わせに基づいている。
- 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: Recent technological developments have focused the interest of the quantum
computing community on investigating how near-term devices could outperform
classical computers for practical applications. A central question that remains
open is whether their noise can be overcome or it fundamentally restricts any
potential quantum advantage. We present a transparent way of comparing
classical algorithms to quantum ones running on near-term quantum devices for a
large family of problems that include optimization problems and approximations
to the ground state energy of Hamiltonians. Our approach is based on the
combination of entropic inequalities that determine how fast the quantum
computation state converges to the fixed point of the noise model, together
with established classical methods of Gibbs state sampling. The approach is
extremely versatile and allows for its application to a large variety of
problems, noise models and quantum computing architectures. We use our result
to provide estimates for a variety of problems and architectures that have been
the focus of recent experiments, such as quantum annealers, variational quantum
eigensolvers, and quantum approximate optimization. The bounds we obtain
indicate that substantial quantum advantages are unlikely for classical
optimization unless the current noise rates are decreased by orders of
magnitude or the topology of the problem matches that of the device. This is
the case even if the number of qubits increases substantially. We reach similar
but less stringent conclusions for quantum Hamiltonian problems.
- Abstract（参考訳）: 最近の技術開発は、量子コンピューティングコミュニティの関心を、短期的なデバイスが古典的コンピュータよりも実用的に優れているかの調査に向けている。
中心的な疑問は、ノイズを克服できるか、あるいは量子的な優位性を根本的に制限できるのかである。
本稿では,ハミルトニアンの基底状態エネルギーに対する最適化問題や近似問題を含む大規模問題に対して,古典アルゴリズムと短期量子デバイスで動作する量子アルゴリズムを比較するための透過的手法を提案する。
このアプローチは、量子計算状態がノイズモデルの不動点にどれだけ速く収束するかを決定するエントロピー不等式と、ギブス状態サンプリングの確立された古典的手法を組み合わせたものである。
このアプローチは非常に多用途であり、様々な問題、ノイズモデル、量子コンピューティングアーキテクチャに適用することができる。
我々は、量子アニーラ、変分量子固有解法、量子近似最適化など、最近の実験の焦点となった様々な問題やアーキテクチャの見積もりにこの結果を用いています。
我々が得た境界は、現在のノイズ率が桁違いに減少したり、問題のトポロジーがデバイスのそれと一致しない限り、古典的最適化では実質的な量子長所はあり得ないことを示している。
これは、キュービット数が大幅に増加する場合でも当てはまる。
量子ハミルトニアン問題も同様だがより厳密な結論に達する。
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