論文の概要: Noise-Assisted Variational Quantum Thermalization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.03935v1
- Date: Sat, 6 Nov 2021 18:24:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 00:21:06.771374
- Title: Noise-Assisted Variational Quantum Thermalization
- Title(参考訳): ノイズ支援変分量子熱化
- Authors: Jonathan Foldager, Arthur Pesah, Lars Kai Hansen
- Abstract要約: 量子コンピュータ上での熱状態をシミュレーションするための変分回路が提案されている。
本稿では,量子回路の雑音を利用した新しい熱状態生成アルゴリズムを提案する。
熱状態の学習能力は, 温度に大きく依存していることが示される。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 4.118741675173778
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Preparing thermal states on a quantum computer can have a variety of
applications, from simulating many-body quantum systems to training machine
learning models. Variational circuits have been proposed for this task on
near-term quantum computers, but several challenges remain, such as finding a
scalable cost-function, avoiding the need of purification, and mitigating noise
effects. We propose a new algorithm for thermal state preparation that tackles
those three challenges by exploiting the noise of quantum circuits. We consider
a variational architecture containing a depolarizing channel after each unitary
layer, with the ability to directly control the level of noise. We derive a
closed-form approximation for the free-energy of such circuit and use it as a
cost function for our variational algorithm. By evaluating our method on a
variety of Hamiltonians and system sizes, we find several systems for which the
thermal state can be approximated with a high fidelity. However, we also show
that the ability for our algorithm to learn the thermal state strongly depends
on the temperature: while a high fidelity can be obtained for high and low
temperatures, we identify a specific range for which the problem becomes more
challenging. We hope that this first study on noise-assisted thermal state
preparation will inspire future research on exploiting noise in variational
algorithms.
- Abstract(参考訳): 量子コンピュータに熱状態を用意するには、多体量子システムのシミュレートから機械学習モデルのトレーニングまで、さまざまな応用が考えられる。
短期量子コンピュータにおけるこの課題に対して、変動回路が提案されているが、スケーラブルなコスト関数の発見、浄化の必要の回避、ノイズ効果の軽減など、いくつかの課題が残っている。
本稿では,量子回路の雑音を利用して,これらの3つの課題に対処する熱状態生成アルゴリズムを提案する。
ノイズのレベルを直接制御する機能を備えた,各ユニタリ層に続く分極チャネルを含む変分アーキテクチャについて検討する。
このような回路の自由エネルギーに対する閉形式近似を導出し、変分アルゴリズムのコスト関数として用いる。
本手法を様々なハミルトン系およびシステムサイズで評価することにより、熱状態が高忠実度で近似できるいくつかの系を見出すことができる。
しかし,本アルゴリズムは熱状態の学習能力が温度に大きく依存していることも示し,高い忠実度を高温・低温で得ることができるが,この問題がより困難になる特定の範囲を同定する。
ノイズ支援型サーマルステート準備に関する最初の研究が,変分アルゴリズムにおけるノイズの活用に関する将来の研究を刺激することを期待している。
関連論文リスト
- Enhancing Quantum Variational Algorithms with Zero Noise Extrapolation
via Neural Networks [0.4779196219827508]
変分量子固有解法(VQE)は複雑な量子問題を解くための有望なアルゴリズムである。
量子デバイスにおけるノイズのユビキタスな存在は、しばしばVQE結果の正確さと信頼性を制限する。
本稿では,VQE計算におけるゼロノイズ外挿(ZNE)にニューラルネットワークを利用する新しい手法を提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-03-10T15:35:41Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-10T22:33:00Z) - Quantum Circuits Noise Tailoring from a Geometric Perspective [2.3803810886326575]
両レベルのノイズ処理を統一し,雑音のダイナミクスを理解し,誤差を低減する幾何学的手法を開発した。
本手法の有効性を数値シミュレーションを用いて実証し,量子情報処理の進歩の可能性を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-05-11T13:34:39Z) - Adaptive variational quantum minimally entangled typical thermal states
for finite temperature simulations [0.0]
我々は、最小絡み合った典型的な熱状態(METTS)アルゴリズムの量子コンピューティングバージョンを記述し、ベンチマークする。
AVQMETTSと呼ばれるアルゴリズムは、コンパクトで問題固有の量子回路を動的に生成する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-06T16:40:06Z) - Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-06-03T18:00:02Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-12-31T16:33:10Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-12-10T17:32:15Z) - 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) - Demonstrating robust simulation of driven-dissipative problems on
near-term quantum computers [53.20999552522241]
量子コンピュータは物理学と化学における量子力学系のシミュレーションに革命をもたらす。
現在の量子コンピュータは、訂正されていないノイズ、ゲートエラー、デコヒーレンスのためにアルゴリズムを不完全に実行している。
ここでは、量子力学における最も難しい問題の1つとして、駆動散逸多体問題の解法が本質的にエラーに対して堅牢であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-02T21:36:37Z) - Simulating noisy variational quantum eigensolver with local noise models [4.581041382009666]
変分量子固有解法 (VQE) は, 近時雑音中規模量子コンピュータにおいて量子優位性を示すことを約束している。
VQEの中心的な問題はノイズ、特に物理ノイズが現実的な量子コンピュータに与える影響である。
本稿では,様々な局所雑音モデルを用いた数値シミュレーションにより,VQEアルゴリズムの雑音効果を系統的に検討する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-28T08:51:59Z) - Variational Simulation of Schwinger's Hamiltonian with Polarisation
Qubits [0.0]
シュウィンガーモデルにおける量子相転移に対する雑音の影響について検討する。
実験は、一対の偏光量子ビットを実現する自由空間光学スキームを用いて構築される。
ノイズの存在にもかかわらず、2量子系であってもシュヴィンガー・ハミルトンの位相遷移を検出することができる。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-09-21T00:39:01Z)
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。