論文の概要: Demonstration of the Rodeo Algorithm on a Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.07747v2
- Date: Tue, 2 Jul 2024 00:32:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-04 10:45:46.854159
- Title: Demonstration of the Rodeo Algorithm on a Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるロデオアルゴリズムの実証
- Authors: Zhengrong Qian, Jacob Watkins, Gabriel Given, Joey Bonitati, Kenneth Choi, Dean Lee,
- Abstract要約: Rodeoアルゴリズムは、量子コンピュータ上で観測可能な任意の固有状態の準備と固有値推定のための効率的なアルゴリズムである。
固有状態生成のための位相推定や断熱進化のようなよく知られたアルゴリズムよりも指数関数的に高速である。
実際の量子デバイス上ではまだ実装されていない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The rodeo algorithm is an efficient algorithm for eigenstate preparation and eigenvalue estimation for any observable on a quantum computer. This makes it a promising tool for studying the spectrum and structure of atomic nuclei as well as other fields of quantum many-body physics. The only requirement is that the initial state has sufficient overlap probability with the desired eigenstate. While it is exponentially faster than well-known algorithms such as phase estimation and adiabatic evolution for eigenstate preparation, it has yet to be implemented on an actual quantum device. In this work, we apply the rodeo algorithm to determine the energy levels of a random one-qubit Hamiltonian, resulting in a relative error of $0.08\%$ using mid-circuit measurements on the IBM Q device Casablanca. This surpasses the accuracy of directly-prepared eigenvector expectation values using the same quantum device. We take advantage of the high-accuracy energy determination and use the Hellmann-Feynman theorem to compute eigenvector expectation values for a different random one-qubit observable. For the Hellmann-Feynman calculations, we find a relative error of $0.7\%$. We conclude by discussing possible future applications of the rodeo algorithm for multi-qubit Hamiltonians.
- Abstract（参考訳）: ロデオアルゴリズムは、量子コンピュータ上で観測可能な任意の固有状態の準備と固有値推定のための効率的なアルゴリズムである。
これにより、原子核のスペクトルと構造、および量子多体物理学の他の分野を研究するための有望なツールとなる。
唯一の要件は、初期状態が所望の固有状態と十分に重複する確率を持つことである。
固有状態生成のための位相推定や断熱進化のようなよく知られたアルゴリズムよりも指数関数的に高速であるが、実際の量子デバイス上ではまだ実装されていない。
そこで本研究では,IBM Q デバイス Casablanca の中間回路測定値を用いて,ランダムな 1 ビットハミルトニアンのエネルギー準位を決定するために,ロデオアルゴリズムを適用した。
これは、同じ量子デバイスを用いて直接準備された固有ベクトル期待値の精度を超える。
我々は、高精度なエネルギー決定を生かし、ヘルマン=ファインマンの定理を用いて、異なるランダムな1量子ビット観測可能な固有ベクトル期待値を計算する。
ヘルマン・ファインマンの計算では、相対誤差は0.7 %$である。
我々は、マルチキュービットハミルトニアンに対するロデオアルゴリズムの将来的な応用について論じる。
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