論文の概要: Evaluating low-depth quantum algorithms for time evolution on
fermion-boson systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.03985v2
- Date: Fri, 18 Jun 2021 16:47:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-27 08:37:50.649202
- Title: Evaluating low-depth quantum algorithms for time evolution on
fermion-boson systems
- Title（参考訳）: フェルミオン-ボソン系における時間発展のための低深さ量子アルゴリズムの評価
- Authors: Nathan Fitzpatrick, Harriet Apel and David Mu\~noz Ramo
- Abstract要約: 量子システムの時間進化をシミュレーションすることは、量子コンピューティングの最も有望な応用の1つである。
本稿では,Jaynes-Cummingsモデルとその拡張を,短期量子コンピュータ上での時間進化アルゴリズムの探索に有用な玩具モデルとして提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Simulating time evolution of quantum systems is one of the most promising
applications of quantum computing and also appears as a subroutine in many
applications such as Green's function methods. In the current era of NISQ
machines we assess the state of algorithms for simulating time dynamics with
limited resources. We propose the Jaynes-Cummings model and extensions to it as
useful toy models to investigate time evolution algorithms on near-term quantum
computers. Using these simple models, direct Trotterisation of the time
evolution operator produces deep circuits, requiring coherence times out of
reach on current NISQ hardware. Therefore we test two alternative responses to
this problem: variational compilation of the time evolution operator, and
variational quantum simulation of the wavefunction ansatz. We demonstrate
numerically to what extent these methods are successful in time evolving this
system. The costs in terms of circuit depth and number of measurements are
compared quantitatively, along with other drawbacks and advantages of each
method. We find that computational requirements for both methods make them
suitable for performing time evolution simulations of our models on NISQ
hardware. Our results also indicate that variational quantum compilation
produces more accurate results than variational quantum simulation, at the cost
of a larger number of measurements.
- Abstract（参考訳）: 量子システムの時間発展のシミュレーションは量子コンピューティングの最も有望な応用の一つであり、グリーン関数法のような多くの応用においてサブルーチンとして現れる。
NISQマシンの現在の時代には、限られたリソースで時間力学をシミュレートするアルゴリズムの状態を評価する。
本稿では,Jaynes-Cummingsモデルとその拡張を,短期量子コンピュータ上での時間進化アルゴリズムの研究に役立つ玩具モデルとして提案する。
これらの単純なモデルを用いて、時間進化演算子の直接トロッタライゼーションは、現在のNISQハードウェアではコヒーレンス時間を必要としないディープ回路を生成する。
そこで本研究では,時間発展演算子の変分コンパイルと,波動関数 ansatz の変分量子シミュレーションという,この問題に対する2つの代替反応を検証した。
我々は,これらの手法がシステムの発展にどの程度成功したかを数値的に示す。
回路深さと測定回数の面でのコストは、他の欠点や各手法の利点とともに定量的に比較される。
両手法の計算要求は, NISQハードウェア上でのモデルの時間進化シミュレーションに適していることがわかった。
また, この結果から, 変分量子コンパイルは, より多くの測定コストで, 変分量子シミュレーションよりも正確な結果が得られることを示した。
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