論文の概要: Exploring variational quantum eigensolver ansatzes for the long-range XY model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.00288v5
• Date: Tue, 2 Aug 2022 03:49:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 11:02:22.207623
• Title: Exploring variational quantum eigensolver ansatzes for the long-range XY model
• Title（参考訳）: 長距離XYモデルのための変分量子固有解法の探索
• Authors: Jia-Bin You, Dax Enshan Koh, Jian Feng Kong, Wen-Jun Ding, Ching Eng Png, Lin Wu
• Abstract要約: 量子多体系の基底状態エネルギーと波動関数を見つけることは、量子物理学と化学の重要な問題である。 本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いてこの問題を考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.005135324395161
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Finding the ground state energy and wavefunction of a quantum many-body system is a key problem in quantum physics and chemistry. We study this problem for the long-range XY model by using the variational quantum eigensolver (VQE) algorithm. We consider VQE ansatzes with full and linear entanglement structures consisting of different building gates: the CNOT gate, the controlled-rotation (CRX) gate, and the two-qubit rotation (TQR) gate. We find that the full-entanglement CRX and TQR ansatzes can sufficiently describe the ground state energy of the long-range XY model. In contrast, only the full-entanglement TQR ansatz can represent the ground state wavefunction with a fidelity close to one. In addition, we find that instead of using full-entanglement ansatzes, restricted-entanglement ansatzes where entangling gates are applied only between qubits that are a fixed distance from each other already suffice to give acceptable solutions. Using the entanglement entropy to characterize the expressive powers of the VQE ansatzes, we show that the full-entanglement TQR ansatz has the highest expressive power among them.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の基底状態エネルギーと波動関数を見つけることは、量子物理学と化学の重要な問題である。 本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いて,長距離XYモデルに対するこの問題について検討する。 我々は,CNOTゲート,制御回転(CRX)ゲート,2ビット回転(TQR)ゲートという,異なるビルディングゲートからなるフル・リニアエンタングルメント構造を持つVQEアンサーゼについて検討する。 フルエンタングルメント crx と tqr ansatzes は長距離 xy モデルの基底状態エネルギーを十分に記述できることがわかった。 対照的に、フルエンタングルメントTQRアンサッツのみが1に近い忠実度を持つ基底状態波動関数を表現できる。 さらに, 係留ゲートが互いに固定距離であるキュービット間でのみ適用されるような, 完全係止アンサーゼの代わりに, 許容可能な解を与えるのに十分であることがわかった。 エンタングルメントエントロピーを用いて, VQEアンサーゼの表現力を特徴付けることにより, フルエンタングルメントTQRアンザッツの表現力が最も高いことを示す。

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