論文の概要: Local, Expressive, Quantum-Number-Preserving VQE Ansatze for Fermionic Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05695v2
• Date: Mon, 10 May 2021 18:41:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-04 01:43:33.710583
• Title: Local, Expressive, Quantum-Number-Preserving VQE Ansatze for Fermionic Systems
• Title（参考訳）: フェルミオン系に対する局所的、表現的、量子数保存vqe ansatze
• Authors: Gian-Luca R. Anselmetti, David Wierichs, Christian Gogolin, and Robert M. Parrish
• Abstract要約: 分子および材料の強相関状態のシミュレーションに有利な特性を有するVQE回路ファブリックを提案する。 筆者らのエンタングル回路は, 既に低深さおよびパラメータ数で表現可能であり, 普遍的であり, 消滅した領域を横切ることなく訓練可能であることを示す。
• 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 propose VQE circuit fabrics with advantageous properties for the simulation of strongly correlated ground and excited states of molecules and materials under the Jordan-Wigner mapping that can be implemented linearly locally and preserve all relevant quantum numbers: the number of spin up ($\alpha$) and down ($\beta$) electrons and the total spin squared. We demonstrate that our entangler circuits are expressive already at low depth and parameter count, appear to become universal, and may be trainable without having to cross regions of vanishing gradient, when the number of parameters becomes sufficiently large and when these parameters are suitably initialized. One particularly appealing construction achieves this with just orbital rotations and pair exchange gates. We derive optimal four-term parameter shift rules for and provide explicit decompositions of our quantum number preserving gates and perform numerical demonstrations on highly correlated molecules on up to 20 qubits.
• Abstract（参考訳）: 我々は、ジョルダン・ウィグナー写像の下で、強く相関した基底と励起状態のシミュレーションに有利な特性を持つVQE回路ファブリックを提案し、これは、局所的に線形に実装でき、すべての関連する量子数:スピンアップ($\alpha$)およびダウン($\beta$)電子の数と全スピン二乗を保存できる。 パラメータの数が十分に大きくなり、パラメータが適切に初期化されていれば、このエンタングル回路は、既に低深さおよびパラメータ数で表現可能であり、普遍的になり、消滅する勾配の領域を横切ることなく訓練可能であることを示す。 特に魅力的な構成の一つは、軌道回転とペア交換ゲートでこれを達成している。 量子数保存ゲートを明示的に分解し,最大20量子ビットの高相関分子上で数値的な実証を行うための最適4項パラメータシフト規則を導出する。

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