論文の概要: Measurement-induced entanglement phase transitions in variational
quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.08035v1
- Date: Mon, 15 Nov 2021 19:00:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:08:15.661020
- Title: Measurement-induced entanglement phase transitions in variational
quantum circuits
- Title（参考訳）: 可変量子回路における測定誘起絡み合い相転移
- Authors: Roeland Wiersema, Cunlu Zhou, Juan Felipe Carrasquilla and Yong Baek
Kim
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズム(VQA)は古典的にパラメータ化された量子回路を最適化して計算処理を解く。
中間射影測定による変分量子回路の絡み合い遷移について検討する。
我々の研究は、現在利用可能な量子ハードウェアに中間計測プロトコルを組み込むことで、量子回路のトレーニング可能性を大幅に向上する道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4499833362998487
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms (VQAs), which classically optimize a
parametrized quantum circuit to solve a computational task, promise to advance
our understanding of quantum many-body systems and improve machine learning
algorithms using near-term quantum computers. Prominent challenges associated
with this family of quantum-classical hybrid algorithms are the control of
quantum entanglement and quantum gradients linked to their classical
optimization. Known as the barren plateau phenomenon, these quantum gradients
may rapidly vanish in the presence of volume-law entanglement growth, which
poses a serious obstacle to the practical utility of VQAs. Inspired by recent
studies of measurement-induced entanglement transition in random circuits, we
investigate the entanglement transition in variational quantum circuits endowed
with intermediate projective measurements. Considering the Hamiltonian
Variational Ansatz (HVA) for the XXZ model and the Hardware Efficient Ansatz
(HEA), we observe a measurement-induced entanglement transition from volume-law
to area-law with increasing measurement rate. Moreover, we provide evidence
that the transition belongs to the same universality class of random unitary
circuits. Importantly, the transition coincides with a "landscape transition"
from severe to mild/no barren plateaus in the classical optimization. Our work
paves an avenue for greatly improving the trainability of quantum circuits by
incorporating intermediate measurement protocols in currently available quantum
hardware.
- Abstract（参考訳）: パラメトリズド量子回路を古典的に最適化して計算課題を解決する変分量子アルゴリズム(vqas)は、量子多体系の理解を前進させ、近距離量子コンピュータを用いた機械学習アルゴリズムを改善することを約束する。
この量子-古典ハイブリッドアルゴリズムの族に関連する顕著な課題は、量子絡み合いと量子勾配の古典的な最適化に結びつく制御である。
バレンプラトー現象として知られるこれらの量子勾配は、容積法則エンタングルメント成長の存在下で急速に消滅し、VQAの実用性に深刻な障害をもたらす。
ランダム回路における測定誘起エンタングルメント遷移の最近の研究に触発され,中間射影測定による変分量子回路におけるエンタングルメント遷移について検討した。
XXZモデルとハードウェア有効アンサッツ(HEA)に対するハミルトン変分アンサッツ(HVA)を考慮し,測定率の増加とともに体積法則から面積法則への測定誘起絡み合い遷移を観察する。
さらに、遷移はランダムユニタリ回路の同じ普遍性クラスに属することを示す。
重要なことに、この遷移は古典的な最適化において「景観遷移」から「穏やか/無不毛の高原」に一致する。
我々の研究は、現在利用可能な量子ハードウェアに中間測定プロトコルを組み込むことで、量子回路のトレーサビリティを大幅に改善する道筋を拓いている。
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