論文の概要: Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.13485v2
• Date: Fri, 8 Jan 2021 21:59:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-30 18:29:59.767694
• Title: Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上での核動力学のための励起状態の生成
• Authors: Alessandro Roggero, Chenyi Gu, Alessandro Baroni and Thomas Papenbrock
• Abstract要約: 量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。 シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。 これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 117.44028458220427
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study two different methods to prepare excited states on a quantum computer, a key initial step to study dynamics within linear response theory. The first method uses unitary evolution for a short time $T=\mathcal{O}(\sqrt{1-F})$ to approximate the action of an excitation operator $\hat{O}$ with fidelity $F$ and success probability $P\approx1-F$. The second method probabilistically applies the excitation operator using the Linear Combination of Unitaries (LCU) algorithm. We benchmark these techniques on emulated and real quantum devices, using a toy model for thermal neutron-proton capture. Despite its larger memory footprint, the LCU-based method is efficient even on current generation noisy devices and can be implemented at a lower gate cost than a naive analysis would suggest. These findings show that quantum techniques designed to achieve good asymptotic scaling on fault tolerant quantum devices might also provide practical benefits on devices with limited connectivity and gate fidelity.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法について検討する。 最初の方法はユニタリ進化を短い時間$t=\mathcal{o}(\sqrt{1-f})$ を使って、忠実度 $f$ と成功確率 $p\approx1-f$ を持つ励起作用素 $\hat{o}$ の作用を近似する。 第2の方法は、LCU(Linear Combination of Unitaries)アルゴリズムを用いて励起演算子を確率的に適用する。 熱中性子-陽子捕獲のためのおもちゃモデルを用いて, これらの手法をエミュレートおよび実量子デバイス上でベンチマークした。 メモリフットプリントは大きいが、lcuベースの方法は現在のノイズの多いデバイスでも効率的であり、ナイーブ解析が示唆するよりも低いゲートコストで実装できる。 これらの結果から,耐故障性量子デバイス上での漸近的スケーリングを実現するために設計された量子技術は,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。

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