論文の概要: Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) Phase Diagrams and Applications for Quantum Chemistry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.13056v2
• Date: Tue, 26 Oct 2021 19:38:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 19:20:54.228467
• Title: Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) Phase Diagrams and Applications for Quantum Chemistry
• Title（参考訳）: 量子交互演算子アンザッツ(QAOA)相図と量子化学への応用
• Authors: Vladimir Kremenetski, Tad Hogg, Stuart Hadfield, Stephen J. Cotton, Norm M. Tubman
• Abstract要約: 我々は、分子の基底状態の発見に適用するためにQAOAを修正し、いくつかの分子上で修正アルゴリズムを経験的に評価する。 パラメータのステップとサイズの関数としてQAOAの頑健な定性的挙動が発見され,この挙動が標準的なQAOA探索にも現れることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Determining Hamiltonian ground states and energies is a challenging task with many possible approaches on quantum computers. While variational quantum eigensolvers are popular approaches for near term hardware, adiabatic state preparation is an alternative that does not require noisy optimization of parameters. Beyond adiabatic schedules, QAOA is an important method for optimization problems. In this work we modify QAOA to apply to finding ground states of molecules and empirically evaluate the modified algorithm on several molecules. This modification applies physical insights used in classical approximations to construct suitable QAOA operators and initial state. We find robust qualitative behavior for QAOA as a function of the number of steps and size of the parameters, and demonstrate this behavior also occurs in standard QAOA applied to combinatorial search. To this end we introduce QAOA phase diagrams that capture its performance and properties in various limits. In particular we show a region in which non-adiabatic schedules perform better than the adiabatic limit while employing lower quantum circuit depth. We further provide evidence our results and insights also apply to QAOA applications beyond chemistry.
• Abstract（参考訳）: ハミルトン基底状態とエネルギーを決定することは、量子コンピュータ上で多くの可能なアプローチを持つ困難な課題である。 変分量子固有ソルバは、短期ハードウェアの一般的なアプローチであるが、断熱的状態準備は、パラメータのノイズの最適化を必要としない代替手段である。 断熱的なスケジュール以外にも、QAOAは最適化問題の重要な方法である。 本研究では、分子の基底状態の発見に適用するためにQAOAを修正し、複数の分子上の修正アルゴリズムを実験的に評価する。 この修正は、古典近似で使われる物理的洞察を適用して、適切なQAOA演算子と初期状態を構築する。 パラメータのステップ数とサイズを関数としてQAOAの頑健な定性的挙動が発見され,この挙動が組合せ探索に適用された標準QAOAにも現れることを示す。 この目的のためにQAOA位相図を導入し、その性能と特性を様々な限界で捉えた。 特に、低い量子回路深度を用いながら、非断熱的スケジュールが断熱的限界より優れている領域を示す。 さらに、我々の結果と洞察が化学以外のqaoaアプリケーションにも当てはまる証拠を提供します。

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