論文の概要: Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the spin-boson model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.04258v2
• Date: Wed, 5 Jan 2022 17:45:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-18 23:29:52.999670
• Title: Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the spin-boson model
• Title（参考訳）: 量子力学のための量子アルゴリズム:スピン-ボソンモデルの性能研究
• Authors: Alexander Miessen, Pauline J. Ollitrault, Ivano Tavernelli
• Abstract要約: 量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。 変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。 量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.8204255655161
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum algorithms for quantum dynamics simulations are traditionally based on implementing a Trotter-approximation of the time-evolution operator. This approach typically relies on deep circuits and is therefore hampered by the substantial limitations of available noisy and near-term quantum hardware. On the other hand, variational quantum algorithms have become an indispensable alternative, enabling small-scale simulations on present-day hardware. However, despite the recent development of variational quantum algorithms for quantum dynamics, a detailed assessment of their efficiency and scalability is yet to be presented. To fill this gap, we applied a variational quantum algorithm based on McLachlan's principle to simulate the dynamics of a spin-boson model subject to varying levels of realistic hardware noise as well as in different physical regimes, and discuss the algorithm's accuracy and scaling behavior as a function of system size. We observe a good performance of the variational approach used in combination with a general, physically motivated wavefunction ansatz, and compare it to the conventional first-order Trotter-evolution. Finally, based on this, we make scaling predictions for the simulation of a classically intractable system. We show that, despite providing a clear reduction of quantum gate cost, the variational method in its current implementation is unlikely to lead to a quantum advantage for the solution of time-dependent problems.
• Abstract（参考訳）: 量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。 このアプローチは一般的にディープ回路に依存しており、利用可能なノイズと短期量子ハードウェアのかなりの制限によって妨げられている。 一方で、変分量子アルゴリズムは必須の代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模シミュレーションを可能にしている。 しかし、量子力学のための変分量子アルゴリズムの最近の開発にもかかわらず、その効率と拡張性に関する詳細な評価はまだ発表されていない。 このギャップを埋めるために、McLachlanの原理に基づく変分量子アルゴリズムを適用し、現実的なハードウェアノイズの異なるレベルと異なる物理状態のスピンボソンモデルの力学をシミュレートし、システムサイズの関数としてのアルゴリズムの精度とスケーリング挙動について議論した。 一般の物理的動機づけのある波動関数 ansatz と組み合わせて用いられる変分アプローチの優れた性能を観察し,従来の一階トロッター展開と比較した。 最後に,この結果をもとに,古典的に難解なシステムのシミュレーションのためのスケーリング予測を行う。 量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は時間依存問題の解に量子的優位性をもたらすことはありそうにない。

関連論文リスト

• Efficient charge-preserving excited state preparation with variational quantum algorithms [33.03471460050495]
  本稿では、対称性と対応する保存電荷をVQDフレームワークに組み込むために設計された電荷保存型VQD(CPVQD)アルゴリズムを紹介する。 その結果、高エネルギー物理学、核物理学、量子化学への応用が示された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-18T10:30:14Z)
• An Efficient Classical Algorithm for Simulating Short Time 2D Quantum Dynamics [2.891413712995642]
  本稿では,2次元量子システムにおける短時間のダイナミクスをシミュレーションする,効率的な古典的アルゴリズムを提案する。 この結果から, 短時間2次元量子力学の複雑さに固有の単純さが明らかとなった。 この研究は、古典計算と量子計算の境界についての理解を深める。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-06T09:59:12Z)
• Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [63.733312560668274]
  d可変RZゲートとG-dクリフォードゲートを含む量子回路を与えられた場合、学習者は純粋に古典的な推論を行い、その線形特性を効率的に予測できるだろうか? 我々は、d で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが、小さな予測誤差を達成するのに十分であり、対応する計算の複雑さは d で指数関数的にスケールすることを証明する。 我々は,予測誤差と計算複雑性をトレードオフできるカーネルベースの学習モデルを考案し,多くの実践的な環境で指数関数からスケーリングへ移行した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z)
• Evaluation of phase shifts for non-relativistic elastic scattering using quantum computers [39.58317527488534]
  本研究は, 量子コンピュータ上での一般相対論的非弾性散乱過程の位相シフトを求めるアルゴリズムの開発を報告する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-04T21:11:05Z)
• Benchmarking digital quantum simulations above hundreds of qubits using quantum critical dynamics [42.29248343585333]
  最大133キュービットの量子ハードウェアとエラー軽減手法をベンチマークする。 最大2量子ゲート幅は28で、最大1396個の2量子ゲートを持つ。 結果はハミルトンシミュレーション、変分アルゴリズム、最適化、量子機械学習などのアプリケーションに転送可能である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-11T18:00:05Z)
• Dynamical quantum phase transitions of the Schwinger model: real-time dynamics on IBM Quantum [0.0]
  格子ゲージ理論の枠組みにおけるシュウィンガーモデルに近似した数量子系のリアルタイム力学をシミュレーションするアルゴリズムを実装した。 IBM Quantumのシミュレーション能力の制限は、単一量子ビットゲートと2量子ビットゲートの応用に影響を与えるノイズによって課される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-02T15:13:21Z)
• Classical simulation of short-time quantum dynamics [0.0]
  局所観測可能量と非局所量のダイナミクスを近似する古典的アルゴリズムを提案する。 我々は、新しい量子速度限界、動的相転移の束縛、および製品状態の束縛された濃度を短期間に発展させた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-20T18:00:04Z)
• Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
  動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。 不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。 この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z)
• A Neural-Network Variational Quantum Algorithm for Many-Body Dynamics [15.435967947933404]
  量子多体系の時間進化をシミュレートするニューラルネットワーク-ネットワーク変分量子アルゴリズムを提案する。 提案アルゴリズムは、測定コストの低い短期量子コンピュータに効率よく実装することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-31T02:54:09Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。