論文の概要: The Effect of Noise on the Performance of Variational Algorithms for
Quantum Chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.12388v1
- Date: Fri, 27 Aug 2021 16:52:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-17 01:03:46.432953
- Title: The Effect of Noise on the Performance of Variational Algorithms for
Quantum Chemistry
- Title（参考訳）: 量子化学における変分アルゴリズムの性能に及ぼす雑音の影響
- Authors: Waheeda Saib, Petros Wallden, Ismail Akhalwaya
- Abstract要約: 本研究では,各アンサッツファミリーの性能をベンチマークし,評価することで,異なるハードウェア効率のアンサッチに対するノイズの影響について検討する。
この文脈における表現可能性尺度の適合性は、同じ回路の性能と表現可能性の相関関係を用いて評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms are suitable for use on noisy quantum systems.
One of the most important use-cases is the quantum simulation of materials,
using the variational quantum eigensolver (VQE). To optimize VQE performance, a
suitable parameterized quantum circuit (ansatz) must be selected. We
investigate a class of ansatze that incorporates knowledge of the quantum
hardware, namely the hardware efficient ansatze. The performance of hardware
efficient ansatze is affected differently by noise, and our goal is to study
the effect of noise on evaluating which ansatz gives more accurate results in
practice. First, we study the effect of noise on the different hardware
efficient ansatze by benchmarking and ranking the performance of each ansatz
family (i) on a chemistry application using VQE and (ii) by the recently
established metric of "expressibility". The results demonstrate the ranking of
optimal circuits does not remain constant in the presence of noise. Second, we
evaluate the suitability of the expressibility measure in this context by
performing a correlation study between expressibility and the performance of
the same circuits on a chemistry application using VQE. Our simulations reveal
a weak correlation and therefore demonstrate that expressibility is not an
adequate measure to quantify the effectiveness of parameterized quantum
circuits for quantum chemistry. Third, we evaluate the effect of different
quantum device noise models on the ordering of which ansatz family is best.
Interestingly, we see that to decide which ansatz is optimal for use, one needs
to consider the specific hardware used even within the same family of quantum
hardware.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズムはノイズ量子システムでの使用に適している。
最も重要なユースケースの1つは、変分量子固有解法(VQE)を用いた物質の量子シミュレーションである。
VQE性能を最適化するには、適切なパラメータ化量子回路(アンサッツ)を選択する必要がある。
本研究では,量子ハードウェアの知識を組み込んだansatzeのクラス,すなわちハードウェア効率のよいansatzeについて検討する。
ハードウェア効率のよい ansatze の性能はノイズによって異なる影響を受けるため,本研究の目的は,ansatz が実際により正確な結果を与えるかを評価するためのノイズの影響を検討することである。
まず,各ansatzファミリーのパフォーマンスをベンチマークし,評価することにより,ハードウェア効率の異なるansatzeに対するノイズの影響について検討する。
(i)VQEおよびそれを用いた化学応用
(ii)最近確立された「表現可能性」の指標による。
その結果、最適回路のランキングはノイズの存在下では一定に保たないことが示された。
第2に, vqeを用いた化学応用において, 表現可能性と同一回路の性能の相関研究を行い, この文脈における表現可能性尺度の適合性を評価する。
シミュレーションにより, 量子化学におけるパラメータ化量子回路の有効性を定量的に評価するには, 表現性は不十分であることが示唆された。
第3に,様々な量子デバイスノイズモデルがansatzファミリーの最適順序に与える影響について評価する。
興味深いことに、どのアンサッツが最適かを決めるには、同じ量子ハードウェアファミリー内でも使用される特定のハードウェアを考慮する必要がある。
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