論文の概要: Optimization of the Variational Quantum Eigensolver for Quantum Chemistry Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01781v3
• Date: Mon, 28 Feb 2022 16:01:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 00:20:39.881122
• Title: Optimization of the Variational Quantum Eigensolver for Quantum Chemistry Applications
• Title（参考訳）: 量子化学応用のための変分量子固有解法の最適化
• Authors: R.J.P.T. de Keijzer, V.E. Colussi, B. \v{S}kori\'c, and S.J.J.M.F. Kokkelmans
• Abstract要約: 変分量子固有解法アルゴリズムは、量子力学系の基底状態を決定するように設計されている。 本研究では,変分量子固有解法において,必要な量子ビット操作数を減らし,誤りを誘発しがちな方法について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This work studies the variational quantum eigensolver algorithm, designed to determine the ground state of a quantum mechanical system by combining classical and quantum hardware. Methods of reducing the number of required qubit manipulations, prone to induce errors, for the variational quantum eigensolver are studied. We formally justify the qubit removal process as sketched by Bravyi, Gambetta, Mezzacapo and Temme [arXiv:1701.08213 (2017)]. Furthermore, different classical optimization and entangling methods, both gate based and native, are surveyed by computing ground state energies of H$_2$ and LiH. This paper aims to provide performance-based recommendations for entangling methods and classical optimization methods. Analyzing the VQE problem is complex, where the optimization algorithm, the method of entangling, and the dimensionality of the search space all interact. In specific cases however, concrete results can be shown, and an entangling method or optimization algorithm can be recommended over others. In particular we find that for high dimensionality (many qubits and/or entanglement depth) certain classical optimization algorithms outperform others in terms of energy error.
• Abstract（参考訳）: 本研究は,古典的および量子ハードウェアを組み合わせた量子力学系の基底状態を決定するために設計された変分量子固有解法アルゴリズムについて研究する。 変分量子固有解法において, 必要な量子ビット操作数を削減する手法, 誤差を誘発する可能性について検討した。 我々は、Bravyi, Gambetta, Mezzacapo, Temme[arXiv:1701.08213 (2017)]によってスケッチされたqubit除去過程を正式に正当化する。 さらに,h$_2$ および lih の基底状態エネルギーの計算により,ゲートベースおよびネイティブの異なる古典的最適化および絡み合い法について検討した。 本稿では,エンタングリング手法と古典最適化手法の性能に基づく提案を提案する。 VQE問題の解析は複雑であり、最適化アルゴリズム、絡み合う方法、探索空間の次元がすべて相互作用する。 しかし,具体例では具体的な結果が示され,他者よりも絡み合い手法や最適化アルゴリズムが推奨される。 特に、高次元(多くの量子ビットおよび/または絡み合い深さ)では、ある古典的最適化アルゴリズムがエネルギー誤差の点で他のアルゴリズムよりも優れていることが分かる。

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