論文の概要: A Quantum Hamiltonian Simulation Benchmark

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.03747v1
• Date: Sun, 8 Aug 2021 22:16:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-19 01:24:46.523846
• Title: A Quantum Hamiltonian Simulation Benchmark
• Title（参考訳）: 量子ハミルトニアンシミュレーションベンチマーク
• Authors: Yulong Dong, K. Birgitta Whaley, Lin Lin
• Abstract要約: ハミルトンシミュレーションは量子計算における最も重要な問題の1つである。 極小QSVT回路という,大幅に単純化された量子回路を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5301252700705212
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hamiltonian simulation is one of the most important problems in quantum computation, and quantum singular value transformation (QSVT) is an efficient way to simulate a general class of Hamiltonians. However, the QSVT circuit typically involves multiple ancilla qubits and multi-qubit control gates. We propose a drastically simplified quantum circuit called the minimal QSVT circuit, which uses only one ancilla qubit to simulate a class of $n$-qubit random Hamiltonians. We formulate a simple metric called the quantum unitary evolution score (QUES), which is a scalable quantum benchmark and can be verified without any need for classical computation. We demonstrate that QUES is directly related to the circuit fidelity, and the classical hardness of an associated quantum circuit sampling problem. Theoretical analysis suggests under suitable assumptions, there exists an "optimal" simulation time $t^{\text{opt}}\approx 4.81$, at which even a noisy quantum device may be sufficient to demonstrate the classical hardness.
• Abstract（参考訳）: ハミルトンシミュレーションは量子計算において最も重要な問題の1つであり、量子特異値変換(qsvt)はハミルトンの一般クラスをシミュレートする効率的な方法である。 しかし、QSVT回路は通常、複数のアンシラ量子ビットとマルチキュービット制御ゲートを含む。 我々は,n$-qubitのランダムハミルトニアンのクラスをシミュレートするために1つのアンシラ量子ビットのみを使用する極小qsvt回路という,大幅に単純化された量子回路を提案する。 量子ユニタリ進化スコア(quantum Unitary Evolution score, QUES)は、スケーラブルな量子ベンチマークであり、古典計算を必要とせずに検証できる。 我々はQUESが回路の忠実度と関連する量子回路サンプリング問題の古典的硬さと直接関係があることを実証する。 理論的解析は、適切な仮定の下では、古典的な硬さを示すのに十分なノイズの多い量子デバイスであっても十分である「最適」シミュレーション時間 $t^{\text{opt}}\approx 4.81$ が存在することを示唆している。

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