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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.15210v2
• Date: Fri, 14 Apr 2023 07:07:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-17 17:31:13.715344
• 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: 量子計算は、量子化学における問題を解くための革命的なアプローチである。 現在のノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスでは量子資源が限られているため、大規模化学系の量子アルゴリズムは依然として主要な課題である。 本研究では,ユニタリ結合クラスタ(UCC)とUCCベースのアンサーゼの回路深さをエネルギーソート戦略により著しく低減できることを示す。
• 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 approach for solving problems in quantum chemistry. However, due to the limited quantum resources in the current noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices, quantum algorithms for large chemical systems remains a major task. In this work, we demonstrate that the circuit depth of the unitary coupled cluster (UCC) and UCC-based ansatzes in the algorithm of variational quantum eigensolver can be significantly reduced by an energy-sorting strategy. Specifically, subsets of excitation operators are first pre-screened from the operator pool according to its contribution to the total energy. The quantum circuit ansatz is then iteratively constructed until the convergence of the final energy to a typical accuracy. For demonstration, this method has been successfully applied to molecular and periodic systems. Particularly, a reduction of 50\%$\sim$98\% in the number of operators is observed while retaining the accuracy of the origin UCCSD operator pools. This method can be straightforwardly extended to general parametric variational ansatzes.
• Abstract（参考訳）: 量子計算は、量子化学の問題を解決するための革命的なアプローチである。 しかし、現在のノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスでは量子資源が限られているため、大規模化学系の量子アルゴリズムは依然として主要な課題である。 本研究では,変分量子固有解法のアルゴリズムにおけるユニタリ結合クラスタ(UCC)とUCCに基づくアンサーゼの回路深さが,エネルギーソート戦略により著しく低減できることを実証する。 具体的には、励起演算子のサブセットは、その合計エネルギーへの寄与に応じて、演算子プールから最初にプレスクリーンされる。 量子回路アンザッツは、最終エネルギーの収束が典型的精度になるまで反復的に構成される。 実証のために、この手法は分子および周期系にうまく適用されている。 特に、元のUCCSD演算子プールの精度を維持しつつ、演算子数の50\%$\sim$98\%の減少を観測する。 この方法は、一般的なパラメトリック変分アンサーゼに簡単に拡張できる。

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