論文の概要: Efficient ground state preparation in variational quantum eigensolver with symmetry-breaking layers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.02509v2
• Date: Tue, 30 Jan 2024 16:38:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-31 20:15:38.072638
• Title: Efficient ground state preparation in variational quantum eigensolver with symmetry-breaking layers
• Title（参考訳）: 対称性破壊層を有する変分量子固有解法器の効率的な基底状態生成
• Authors: Chae-Yeun Park
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は、量子回路のアンザッツのパラメータを求めることにより、与えられたハミルトンの基底状態の問題を解く。 提案したアンザッツは, ターゲットハミルトニアンが対称性を損なう基底状態を持つ場合, 基底状態が素のHVAよりもかなり短いことを示す。
• 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 eigensolver (VQE) solves the ground state problem of a given Hamiltonian by finding the parameters of a quantum circuit ansatz that minimizes the Hamiltonian expectation value. Among possible quantum circuit ans\"{a}tze, the Hamiltonian variational ansatz (HVA) is widely studied for quantum many-body problems as the ansatz with sufficiently large depth is theoretically guaranteed to express the ground state. However, since the HVA shares the same symmetry with the Hamiltonian, it is not necessarily good at finding the symmetry-broken ground states that prevail in nature. In this paper, we systematically explore the limitations of the HVA for solving symmetry-broken systems and propose an alternative quantum circuit ansatz with symmetry-breaking layers. With extensive numerical simulations, we show that the proposed ansatz finds the ground state in depth significantly shorter than the bare HVA when the target Hamiltonian has symmetry-broken ground states.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、ハミルトニアン期待値を最小化する量子回路アンサッツのパラメータを見つけることにより、与えられたハミルトニアンの基底状態問題を解決する。 量子回路 ans\"{a}tze の中で、ハミルトン変分アンサッツ (HVA) は、十分な深さのアンサッツが基底状態を表現することが理論的に保証されるため、量子多体問題に対して広く研究されている。 しかし、HVAはハミルトニアンと同じ対称性を持っているため、必ずしも自然界でよく見られる対称性を破った基底状態を見つけるのが得意ではない。 本稿では,対称性崩壊問題に対するhvaの限界を体系的に検討し,対称性破壊層を有する代替量子回路ansatzを提案する。 広範囲な数値シミュレーションにより,対象ハミルトニアンが対称崩壊状態を持つ場合,提案するアンサッツの基底状態はベアhvaよりもかなり短くなることがわかった。

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