論文の概要: Best-practice aspects of quantum-computer calculations: A case study of
hydrogen molecule
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.01208v1
- Date: Thu, 2 Dec 2021 13:21:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 02:19:18.722541
- Title: Best-practice aspects of quantum-computer calculations: A case study of
hydrogen molecule
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ計算のベストプラクティス--水素分子を事例として
- Authors: Ivana Mih\'alikov\'a, Martin Fri\'ak, Matej Pivoluska, Martin Plesch,
Martin Saip, and Mojm\'ir \v{S}ob
- Abstract要約: 我々は、これらの計算の最も実践的な側面を調べることを目的とした、量子コンピュータランニングの広範囲なシミュレーションを行った。
ブラヴィイ・キタエフ変換により得られた量子固有解法(VQE)を量子ハミルトニアンに応用し、様々な計算技術の影響を分析した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers are reaching one crucial milestone after another. Motivated
by their progress in quantum chemistry, we have performed an extensive series
of simulations of quantum-computer runs that were aimed at inspecting
best-practice aspects of these calculations. In order to compare the
performance of different set-ups, the ground-state energy of hydrogen molecule
has been chosen as a benchmark for which the exact solution exists in
literature. Applying variational quantum eigensolver (VQE) to a qubit
Hamiltonian obtained by the Bravyi-Kitaev transformation we have analyzed the
impact of various computational technicalities. These include (i) the choice of
optimization methods, (ii) the architecture of quantum circuits, as well as
(iii) different types of noise when simulating real quantum processors. On
these we eventually performed a series of experimental runs as a complement to
our simulations. The SPSA and COBYLA optimization methods have clearly
outperformed the Nelder-Mead and Powell methods. The results obtained when
using the $R_{\mathrm{y}}$ variational form were better than those obtained
when the $R_{\mathrm{y}}R_{\mathrm{z}}$ form was used. The choice of an optimum
{entangling layer} was sensitively interlinked with the choice of the
optimization method. The circular {entangling layer} has been found to worsen
the performance of the COBYLA method while the full {entangling layer} improved
it. All four optimization methods sometimes lead to an energy that corresponds
to an excited state rather than the ground state. We also show that a
similarity analysis of measured probabilities can provide a useful insight.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは次々と重要なマイルストーンに達している。
量子化学の進歩に動機づけられ、量子コンピュータの動作に関する一連のシミュレーションを行い、これらの計算の最も実践的な側面を検証した。
異なる集合体の性能を比較するために、水素分子の基底状態エネルギーは、文献に正確な解が存在するベンチマークとして選択されている。
ブラヴィイ・キタエフ変換により得られた量子固有解法(VQE)を量子ハミルトニアンに応用し、様々な計算技術の影響を分析した。
以下を含む。
(i)最適化方法の選択。
(II)量子回路や量子回路のアーキテクチャ
(iii)実際の量子プロセッサをシミュレートする際のノイズの種類。
その上で,シミュレーションの補完として,一連の実験走行を行いました。
SPSAとCOBYLAの最適化手法は、Nelder-MeadおよびPowell法よりも明らかに優れている。
R_{\mathrm{y}}$ variational form を用いた場合の結果は、$R_{\mathrm{y}}R_{\mathrm{z}}$ form を使用した場合よりも優れていた。
最適エンタングリング層の選択は最適化法の選択と高感度に関連づけられた。
環状の<エンタングリング層はCOBYLA法の性能を悪化させ, フルの<エンタングリング層はそれを改善した。
4つの最適化方法は、時として基底状態ではなく励起状態に対応するエネルギーをもたらす。
また,測定された確率の類似性分析が有用であることを示す。
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