論文の概要: Reducing runtime and error in VQE using deeper and noisier quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.10664v1
• Date: Wed, 20 Oct 2021 17:11:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-10 23:50:44.511022
• Title: Reducing runtime and error in VQE using deeper and noisier quantum circuits
• Title（参考訳）: より深くノイズの多い量子回路を用いたVQEのランタイムとエラーの低減
• Authors: Amara Katabarwa, Alex Kunitsa, Borja Peropadre and Peter Johnson
• Abstract要約: VQEを含む多くの量子アルゴリズムのコアは、ロバスト振幅推定と呼ばれる手法を用いて精度と精度で改善することができる。 より深く、よりエラーを起こしやすい量子回路を使用することで、より少ない時間でより正確な量子計算を実現する。 この技術は、初期のフォールトトレラント量子計算の仕組みに量子計算を高速化するために用いられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: The rapid development of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices has raised the question of whether or not these devices will find commercial use. Unfortunately, a major shortcoming of many proposed NISQ-amenable algorithms, such as the variational quantum eigensolver (VQE), is coming into view: the algorithms require too many independent quantum measurements to solve practical problems in a reasonable amount of time. This motivates the central question of our work: how might we speed up such algorithms in spite of the impact of error on NISQ computations? We demonstrate on quantum hardware that the estimation of expectation values, a core subroutine of many quantum algorithms including VQE, can be improved in terms of precision and accuracy by using a technique we call Robust Amplitude Estimation. Consequently, this method reduces the runtime to achieve the same mean-squared error compared to the standard prepare-and-measure estimation method. The surprising result is that by using deeper, and therefore more error-prone, quantum circuits, we realize more accurate quantum computations in less time. As the quality of quantum devices improves, this method will provide a proportional reduction in estimation runtime. This technique may be used to speed up quantum computations into the regime of early fault-tolerant quantum computation and aid in the realization of quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い中規模量子デバイス(NISQ)の急速な開発は、これらのデバイスが商用利用されるかどうかという疑問を提起している。 不幸なことに、変分量子固有解法(vqe)のような、多くの提案されているnisq-amenableアルゴリズムの大きな欠点は、次のとおりである: アルゴリズムは、適切な時間内に実用的な問題を解決するために、あまりに多くの独立した量子測定を必要とする。 NISQ計算におけるエラーの影響にもかかわらず、どうやってそのようなアルゴリズムを高速化するのか? 本稿では,vqeを含む多くの量子アルゴリズムのコアサブルーチンである期待値の推定を,ロバスト振幅推定と呼ぶ手法を用いて精度と精度の面で改善できることを量子ハードウェア上で実証する。 したがって,本手法は,標準準備量推定法と同等の平均二乗誤差を実現するために,実行時間を短縮する。 驚くべき結果は、より深く、したがってエラーやすい量子回路を使用することで、より少ない時間でより正確な量子計算を実現することである。 量子デバイスの品質が向上するにつれて、この手法は推定ランタイムの比例還元を提供する。 この技術は、初期のフォールトトレラント量子計算の仕組みに量子計算を高速化し、量子優位性の実現を支援するために用いられる。

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