論文の概要: A quantum hamiltonian simulation benchmark

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.03747v2
• Date: Fri, 12 May 2023 10:05:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-15 16:51:31.600598
• Title: A quantum hamiltonian simulation benchmark
• Title（参考訳）: 量子ハミルト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。 本稿では,1つのアンシラ量子ビットと複数量子ビット制御ゲートのみを使用する,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. In order to simulate a certain class of $n$-qubit random Hamiltonians, we propose a drastically simplified quantum circuit that we refer to as the minimal QSVT circuit, which uses only one ancilla qubit and no multi-qubit controlled gates. 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. Under the globally depolarized noise model, we demonstrate that QUES is directly related to the circuit fidelity, and the potential classical hardness of an associated quantum circuit sampling problem. Under the same assumption, theoretical analysis suggests 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 potential 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。 n$-qubitのランダムなハミルトニアンのクラスをシミュレートするために、我々は極小のqsvt回路と呼ばれる単純化された量子回路を提案し、これは1つのアンシラ量子ビットとマルチ量子ビット制御ゲートのみを使用する。 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。 グローバル非分極ノイズモデルでは、quesは回路の忠実性や関連する量子回路サンプリング問題の古典的硬さに直接関係していることが示されている。 同じ仮定の下で、理論解析は「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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