論文の概要: Fragmented imaginary-time evolution for early-stage quantum signal processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.13180v4
• Date: Wed, 1 Nov 2023 06:59:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-02 18:46:32.770280
• Title: Fragmented imaginary-time evolution for early-stage quantum signal processors
• Title（参考訳）: 初期量子信号プロセッサのフラクメンテッド想像時間進化
• Authors: Thais de Lima Silva, M\'arcio M. Taddei, Stefano Carrazza, and Leandro Aolita
• Abstract要約: QITE(Quantum imaginary-time Evolution)のシミュレーションは、量子計算の大きな可能性である。 我々の主な貢献は、新しい世代の決定論的高精度QITEアルゴリズムである。 複雑化に優れたQITE回路サブルーチンを2つ提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating quantum imaginary-time evolution (QITE) is a major promise of quantum computation. However, the known algorithms are either probabilistic (repeat until success) with impractically small success probabilities or coherent (quantum amplitude amplification) but with circuit depths and ancillary-qubit numbers unrealistically large in the mid term. Our main contribution is a new generation of deterministic, high-precision QITE algorithms significantly more amenable experimentally. These are based on a surprisingly simple idea: partitioning the evolution into several fragments that are sequentially run probabilistically. This causes a huge reduction in wasted circuit depth every time a run fails. Indeed, the resulting overall runtime is asymptotically better than in coherent approaches and the hardware requirements even milder than in probabilistic ones, remarkably. More technically, we present two QITE-circuit sub-routines with excellent complexity scalings. One of them is optimal in ancillary-qubit overhead (one single ancillary qubit throughout) whereas the other one is optimal in runtime for small inverse temperature or high precision. The latter is shown by noting that the runtime saturates a cooling-speed limit that is the imaginary-time counterpart of the no fast-forwarding theorem of real-time simulations, which we prove. Moreover, we also make two technical contributions to the quantum signal processing formalism for operator-function synthesis (on which our sub-routines are based) that are useful beyond QITE. Our findings are specially relevant for the early fault-tolerance stages of quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: qite(quantum imaginary time evolution)は、量子計算の大きな期待値である。 しかし、既知のアルゴリズムは確率的(成功まで繰り返す)であり、急激な成功確率またはコヒーレント(量子振幅増幅)を持つが、回路深さと補助量子ビット数は中期的に非現実的に大きい。 我々の主な貢献は、決定論的で高精度なQITEアルゴリズムの新世代である。 これらは驚くほど単純なアイデアに基づいている:進化を、確率的に順次実行されるいくつかの断片に分割する。 これにより、ランが失敗するたびに無駄な回路深さが大幅に減少する。 実際、結果として得られるランタイムは、コヒーレントなアプローチよりも漸近的に優れており、ハードウェア要件は、確率的なアプローチよりも驚くほど穏やかである。 より技術的には、複雑なスケーリングに優れた2つのqite-circuitサブルーチンを示す。 そのうちの1つは、副量子ビットのオーバーヘッド(1つの副量子ビット全体)で最適であり、もう1つは、小さな逆温度または高精度で実行時に最適である。 後者は、ランタイムが、我々が証明した、リアルタイムシミュレーションの高速フォワーディング定理の虚数時間に対応する、冷却速度制限を飽和させることで示される。 さらに,量子信号処理の形式化に2つの技術的貢献を行い,qite を超越した演算子関数合成(サブルーチンがベースとなる)を行った。 本研究は,量子ハードウェアの早期耐故障性に特に関係している。

関連論文リスト

• Benchmarking the algorithmic performance of near-term neutral atom processors [0.0]
  デバイスシミュレーションによるRydberg原子量子コンピュータのアルゴリズム性能の評価を行った。 我々は、量子ビット接続とマルチキュービットゲートを動的に更新する能力を利用して、3つの異なる量子アルゴリズム関連のテストを検討する。 以上の結果から,Rydberg atom プロセッサは,さらなる拡張可能性に支えられ,有用な量子計算への道を開くことができる,競争の激しい短期プラットフォームであることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-03T11:55:02Z)
• Nuclear Spectra from Quantum Lanczos Algorithm with Real-Time Evolution and Multiple Reference States [0.0]
  数値シミュレーションを行い,20ドルNe,22ドルNa,29ドルNaの低い固有状態を求め,虚構とリアルタイムの進化を比較した。 本稿では、QLanczosアルゴリズムの量子回路について、実時間進化と多重参照について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-01T23:25:57Z)
• Quantum Clustering with k-Means: a Hybrid Approach [117.4705494502186]
  我々は3つのハイブリッド量子k-Meansアルゴリズムを設計、実装、評価する。 我々は距離の計算を高速化するために量子現象を利用する。 我々は、我々のハイブリッド量子k-平均アルゴリズムが古典的バージョンよりも効率的であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-13T16:04:16Z)
• Entanglement and coherence in Bernstein-Vazirani algorithm [58.720142291102135]
  Bernstein-Vaziraniアルゴリズムは、オラクルに符号化されたビット文字列を決定できる。 我々はベルンシュタイン・ヴァジラニアルゴリズムの量子資源を詳細に分析する。 絡み合いがない場合、初期状態における量子コヒーレンス量とアルゴリズムの性能が直接関係していることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-26T20:32:36Z)
• Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
  証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。 我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。 任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z)
• Quantifying Grover speed-ups beyond asymptotic analysis [0.0]
  古典的なエミュレーションと、すべての定数を含む詳細な複雑性境界を組み合わせたアプローチを考える。 本手法を古典的アルゴリズムの単純量子スピードアップに適用し,よく研究されたMAX-$k$-SAT最適化問題を解く。 これは、2つの重要な量子サブルーチンの期待と最悪のケースの複雑さに厳密な境界(全定数を含む)を必要とする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-09T19:00:00Z)
• Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the spin-boson model [68.8204255655161]
  量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。 変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。 量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z)
• Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
  マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。 その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:16:02Z)
• As Accurate as Needed, as Efficient as Possible: Approximations in DD-based Quantum Circuit Simulation [5.119310422637946]
  決定図(DD)は、これまで多くの重要なケースにおいて、量子状態の冗長性を利用して必要なメモリを削減することが示されている。 量子コンピュータの確率性を利用して、よりコンパクトな表現を実現することにより、この削減を増幅できることが示される。 具体的には、よりコンパクトな表現を実現するために量子状態を近似する2つの新しいDDベースのシミュレーション戦略を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-10T12:02:03Z)
• Compilation of Fault-Tolerant Quantum Heuristics for Combinatorial Optimization [0.14755786263360526]
  最小限のフォールトトレラント量子コンピュータで試すのに、最適化のための量子アルゴリズムが最も実用的であるかを探る。 この結果から,2次高速化のみを実現する量子最適化が,古典的アルゴリズムよりも有利であるという考えが否定される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-14T22:54:04Z)
• Efficient classical simulation of random shallow 2D quantum circuits [104.50546079040298]
  ランダム量子回路は古典的にシミュレートするのは難しいと見なされる。 典型例の近似シミュレーションは, 正確なシミュレーションとほぼ同程度に困難であることを示す。 また、十分に浅いランダム回路はより一般的に効率的にシミュレーション可能であると推測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2019-12-31T19:00:00Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。