論文の概要: Variational Hamiltonian simulation for translational invariant systems via classical pre-processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.03680v5
• Date: Mon, 6 Mar 2023 13:02:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 03:44:53.771112
• Title: Variational Hamiltonian simulation for translational invariant systems via classical pre-processing
• Title（参考訳）: 古典的前処理による変換不変系の変分ハミルトンシミュレーション
• Authors: Refik Mansuroglu, Timo Eckstein, Ludwig N\"utzel, Samuel A. Wilkinson, and Michael J. Hartmann
• Abstract要約: 本稿では,量子回路の効率性を予測するため,古典最適化の解を用いた変分アルゴリズムを提案する。 我々の戦略は、数桁の精度でトロッタースズキの精度を向上させることができる。 我々の手法を古典的にシミュラブルなシステムサイズを超えて外挿することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The simulation of time evolution of large quantum systems is a classically challenging and in general intractable task, making it a promising application for quantum computation. A Trotter-Suzuki approximation yields an implementation thereof, where a higher approximation accuracy can be traded for an increased gate count. In this work, we introduce a variational algorithm which uses solutions of classical optimizations to predict efficient quantum circuits for time evolution of translationally invariant quantum systems. Our strategy can improve upon the Trotter-Suzuki accuracy by several orders of magnitude. It translates into a reduction in gate count and hence gain in overall fidelity at the same algorithmic accuracy. This is important in NISQ-applications where the fidelity of the output state decays exponentially with the number of gates. The performance advantage of our classical assisted strategy can be extended to open boundaries with translational symmetry in the bulk. We can extrapolate our method to beyond classically simulatable system sizes, maintaining its total fidelity advantage over a Trotter-Suzuki approximation making it an interesting candidate for beyond classical time evolution.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子システムの時間発展のシミュレーションは、古典的に困難で一般に難解なタスクであり、量子計算に有望な応用である。 トロッタースズキ近似はその実装となり、ゲート数の増加に対して高い近似精度を取引できる。 本研究では,古典最適化の解を用いて,翻訳不変量子システムの時間発展のための効率的な量子回路を予測する変分アルゴリズムを提案する。 我々の戦略は、トロッタースズキの精度を数桁改善することができる。 これはゲート数の減少につながり、同じアルゴリズムの精度で全体の忠実度が向上する。 これは、出力状態の忠実度がゲート数で指数関数的に減少するnisqアプリケーションにおいて重要である。 古典的補助戦略の性能優位性は、バルク内の翻訳対称性を持つ開放境界にまで拡張することができる。 我々の手法を古典的にシミュレート可能なシステムサイズを超えて外挿することができ、トロッタースズキ近似に対する全忠実性優位性を維持し、古典的時間進化を超えて興味深い候補となる。

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