論文の概要: Circuit-Depth Reduction of Unitary-Coupled-Cluster Ansatz by Energy Sorting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.15210v1
• Date: Tue, 29 Jun 2021 09:51:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 19:41:37.658715
• Title: Circuit-Depth Reduction of Unitary-Coupled-Cluster Ansatz by Energy Sorting
• Title（参考訳）: エネルギーソーティングによるユニタリカップリングクラスタアンサッツの回路深さ低減
• Authors: Yi Fan, Changsu Cao, Xusheng Xu, Zhenyu Li, Dingshun Lv, Man-Hong Yung
• Abstract要約: 変動量子固有解法のアルゴリズムにおいて,エネルギーソート戦略が単一結合クラスタアンサッツの回路深さを著しく減少させることを示す。 実証のために、この方法は分子や周期的な水素鎖の系に必然的に適用されてきた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0998962250161783
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computation represents a revolutionary means for solving problems in quantum chemistry. However, due to the limited coherence time and relatively low gate fidelity in the current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices, realization of quantum algorithms for large chemical systems remains a major challenge. In this work, we demonstrate how the circuit depth of the unitary coupled cluster ansatz in the algorithm of variational quantum eigensolver can be significantly reduced by an energy-sorting strategy. Specifically, subsets of excitation operators are pre-screened from the unitary coupled-cluster singles and doubles (UCCSD) operator pool according to its contribution to the total energy. The procedure is then iteratively repeated until the convergence of the final energy to within the chemical accuracy. For demonstration, this method has been sucessfully applied to systems of molecules and periodic hydrogen chain. Particularly, a reduction up to 14 times in the number of operators is observed while retaining the accuracy of the origin UCCSD operator pools. This method can be widely extended to other variational ansatz other than UCC.
• Abstract（参考訳）: 量子計算は、量子化学の問題を解決する革命的な手段である。 しかし、現在のノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスにおけるコヒーレンス時間と比較的低いゲート忠実性のため、大規模化学系の量子アルゴリズムの実現は大きな課題である。 本研究では,可変量子固有解法アルゴリズムにおけるユニタリ結合クラスター ansatz の回路深度が,エネルギーソート戦略によって著しく低減されることを示す。 具体的には、励起演算子のサブセットは、全エネルギーへの寄与に応じてユニタリ結合クラスタシングルとダブル(uccsd)オペレータプールから事前にスクリーニングされる。 この手順は、最終的なエネルギーが化学的精度内で収束するまで繰り返し繰り返される。 実証のために、この手法は分子と周期的水素鎖の系に持続的に適用されている。 特に、元のUCCSD演算子プールの精度を維持しつつ、演算子数の最大14倍の減少を観測する。 この方法は ucc 以外の変分 ansatz にも広く拡張できる。

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