論文の概要: Encoding strongly-correlated many-boson wavefunctions on a photonic
quantum computer: application to the attractive Bose-Hubbard model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.15021v4
- Date: Mon, 1 Nov 2021 11:29:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-06 08:10:37.849478
- Title: Encoding strongly-correlated many-boson wavefunctions on a photonic
quantum computer: application to the attractive Bose-Hubbard model
- Title（参考訳）: フォトニック量子コンピュータ上での強相関多ボソン波動関数の符号化:魅力的なボース・ハッバードモデルへの応用
- Authors: Saad Yalouz, Bruno Senjean, Filippo Miatto, Vedran Dunjko
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、複雑な相関の強い量子多体系の特性を決定する最も有望な方法の一つである。
2つの異なるアンザッツアーキテクチャを導入し、提案した連続可変量子回路が強く相関した多ボソン波動関数を効率的に符号化できることを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms (VQA) are considered as some of the most
promising methods to determine the properties of complex strongly correlated
quantum many-body systems, especially from the perspective of devices available
in the near term. In this context, the development of efficient quantum circuit
ansatze to encode a many-body wavefunction is one of the keys for the success
of a VQA. Great efforts have been invested to study the potential of current
quantum devices to encode the eigenstates of fermionic systems, but little is
known about the encoding of bosonic systems. In this work, we investigate the
encoding of the ground state of the (simple but rich) attractive Bose-Hubbard
model using a Continuous-Variable (CV) photonic-based quantum circuit. We
introduce two different ansatz architectures and demonstrate that the proposed
continuous variable quantum circuits can efficiently encode (with a fidelity
higher than 99%) the strongly correlated many-boson wavefunction with just a
few layers, in all many-body regimes and for different number of bosons and
initial states. Beyond the study of the suitability of the ansatz to
approximate the ground states of many-boson systems, we also perform initial
evaluations of the use of the ansatz in a variational quantum eigensolver
algorithm to find it through energy minimization. To this end we also introduce
a scheme to measure the Hamiltonian energy in an experimental system, and study
the effect of sampling noise.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、特に短期的に利用可能なデバイスの観点から、複雑な強い相関の量子多体系の特性を決定する最も有望な方法の一つであると考えられている。
この文脈において、多体波動関数を符号化する効率的な量子回路の開発は、VQAの成功の鍵の一つである。
フェルミオン系の固有状態をエンコードする現在の量子デバイスの可能性の研究に多大な努力が払われているが、ボソニック系のエンコーディングについてはほとんど知られていない。
本研究では,連続変数(cv)フォトニック系量子回路を用いた(単純だがリッチな)bose-hubbardモデルの基底状態の符号化について検討する。
2つの異なるアンザッツアーキテクチャを導入し、提案した連続可変量子回路が(99%以上の忠実度を持つ)強相関多ボソン波動関数をわずか数層で効率的にエンコードできることを実証した。
多数のボソン系の基底状態を近似するアンザッツの適合性の研究の他に、変分量子固有解法アルゴリズムにおけるアンザッツの使用の初期評価を行い、エネルギー最小化による発見を行う。
この目的のために,実験系におけるハミルトンエネルギーの測定手法を導入し,サンプリングノイズの影響について検討する。
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