論文の概要: Variational quantum simulation of the imaginary-time Lyapunov control
for accelerating the ground-state preparation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.11782v2
- Date: Tue, 20 Dec 2022 04:44:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 20:22:38.962286
- Title: Variational quantum simulation of the imaginary-time Lyapunov control
for accelerating the ground-state preparation
- Title（参考訳）: 地中準備促進のための想像時間リアプノフ制御の変動量子シミュレーション
- Authors: Yu-Cheng Chen, Yu-Qin Chen, Alice Hu, Chang-Yu Hsieh, Shengyu Zhang
- Abstract要約: まず,Lyapunov制御にインスパイアされた地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地中地
ノイズの多い中間規模量子時代にこの手法を利用できるようにするため,浅い量子回路で動作するアルゴリズムの変分形式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.802280143175235
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers have been widely speculated to offer significant advantages
in obtaining the ground state of difficult Hamiltonian in chemistry and
physics. In this work, we first propose a Lyapunov control-inspired strategy to
accelerate the well-established imaginary-time method for ground-state
preparation. We also dig for the source of acceleration of the imaginary-time
process under Lyapunov control with theoretical understanding and dynamic
process visualization. To make the method accessible in the noisy
intermediate-scale quantum era, we further propose a variational form of the
algorithm that could work with shallow quantum circuits. Through numerical
experiments on a broad spectrum of realistic models, including molecular
systems, 2D Heisenberg models, and Sherrington-Kirkpatrick models, we show that
imaginary-time control may substantially accelerate the imaginary time
evolution for all systems and even generate orders of magnitude acceleration
(suggesting exponential-like acceleration) for challenging molecular
Hamiltonians involving small energy gaps as impressive special cases. Finally,
with a proper selection of the control Hamiltonian, the new variational quantum
algorithm does not incur additional measurement costs compared to the original
variational quantum imaginary-time algorithm.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは化学や物理学において難しいハミルトニアンの基底状態を得る上で大きな利点をもたらすと広く推測されている。
そこで本研究では,まずライプノフ制御に触発された基底状態形成のための仮定時間法を高速化する戦略を提案する。
また,リアプノフ制御の下での仮想時間過程の加速源を理論的理解と動的プロセス可視化により探索する。
ノイズの多い中間スケール量子時代にこの手法を利用可能にするため,我々はさらに,浅層量子回路で動作するアルゴリズムの変分形式を提案する。
分子系, 2次元ハイゼンベルクモデル, シェリントン・キルクパトリックモデルを含む多岐にわたる現実的なモデルに関する数値実験を通じて, 仮想時間制御は全ての系における仮想時間発展を実質的に加速し, 小さいエネルギーギャップを伴う分子ハミルトニアンを特別な場合として挑むために, 桁違いの加速度(指数的加速)を発生させることを示した。
最後に、制御ハミルトニアンを適切に選択することで、新しい変分量子アルゴリズムは、元の変分量子イマジナリタイムアルゴリズムと比較して追加の測定コストを発生させない。
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