論文の概要: Simulating Many-Body Systems with a Projective Quantum Eigensolver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.00345v2
- Date: Mon, 9 Aug 2021 12:34:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 05:07:31.831880
- Title: Simulating Many-Body Systems with a Projective Quantum Eigensolver
- Title（参考訳）: 射影量子固有解器による多体系シミュレーション
- Authors: Nicholas H. Stair and Francesco A. Evangelista
- Abstract要約: 単一結合クラスタ波動関数を最適化するための新しいハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
また、任意の順序の粒子ホール演算子から構築された適応アンサッツを用いたPQE(SPQE)の選択版も導入する。
- 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: We present a new hybrid quantum-classical algorithm for optimizing unitary
coupled-cluster (UCC) wave functions deemed the projective quantum eigensolver
(PQE), amenable to near-term noisy quantum hardware. Contrary to variational
quantum algorithms, PQE optimizes a trial state using residuals (projections of
the Schr\"{o}dinger equation) rather than energy gradients. We show that the
residuals may be evaluated by simply measuring two energy expectation values
per element. We also introduce a selected variant of PQE (SPQE) that uses an
adaptive ansatz built from arbitrary-order particle-hole operators, offering an
alternative to gradient-based selection procedures. PQE and SPQE are tested on
a set of molecular systems covering both the weak and strong correlation
regimes, including hydrogen clusters with 4-10 atoms and the BeH$_2$ molecule.
When employing a fixed ansatz, we find that PQE can converge disentangled
(factorized) UCC wave functions to essentially identical energies as
variational optimization while requiring fewer computational resources. A
comparison of SPQE and adaptive variational quantum algorithms shows that - for
ans\"{a}tze containing the same number of parameters - the two methods yield
results of comparable accuracy. Finally, we show that SPQE performs similar to,
and in some cases, better than selected configuration interaction and the
density matrix renormalization group on 1-3 dimensional strongly correlated
H$_{10}$ systems in terms of energy accuracy for a given number of variational
parameters.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 有向型量子固有解法 (pqe) を考えるユニタリ結合クラスター (ucc) 波動関数を最適化する新しいハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
変分量子アルゴリズムとは対照的に、PQEはエネルギー勾配ではなく残差(Schr\"{o}dinger equationの射影)を用いて試行状態を最適化する。
残差は、元素当たりの2つのエネルギー期待値を測定するだけで評価できることを示した。
また、任意の順序の粒子ホール演算子から構築された適応アンサッツを用いて、勾配に基づく選択法に代わるPQE (SPQE) を選択する。
PQEとSPQEは、4-10原子の水素クラスターやBeH$2$分子を含む弱い相関状態と強い相関状態の両方をカバーする一連の分子系で試験される。
固定アンサッツを用いる場合、pqe は不等角(分解)な ucc 波動関数を変動最適化として本質的に同一のエネルギーに収束させることができるが、計算資源は少ない。
spqe と適応変分量子アルゴリズムの比較により、同じパラメータを含む ans\"{a}tze に対して、2つの手法が同等の精度で結果をもたらすことが示されている。
最後に、SPQEは、選択された構成相互作用や1-3次元の強い相関を持つH$_{10}$系上の密度行列再正規化群よりも、与えられた変分パラメータのエネルギー精度の点で優れた性能を示すことを示す。
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