Fugu-MT 論文翻訳(概要): Hardware-efficient entangled measurements for variational quantum algorithms

論文の概要: Hardware-efficient entangled measurements for variational quantum algorithms

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.06979v3
Date: Sat, 23 Jul 2022 21:37:40 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-02-25 20:48:20.608400
Title: Hardware-efficient entangled measurements for variational quantum algorithms
Title（参考訳）: 変動量子アルゴリズムのためのハードウェア効率な絡み合い測定
Authors: Francisco Escudero, David Fern\'andez-Fern\'andez, Gabriel Jaum\`a, Guillermo F. Pe\~nas, and Luciano Pereira
Abstract要約: 変分アルゴリズムの基本的なステップは、ハミルトニアンの期待値を評価することである。物理的に接続された量子ビット間の絡み合いのみを許容するハードウェア効率の高い絡み合い測定法を提案する。我々は古典的シミュレータと量子ハードウェアを用いて、HEEMを用いた変分量子固有解法により、H$O分子の基底状態エネルギーを推定する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Variational algorithms have received significant attention in recent years due to their potential to solve practical problems in noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. A fundamental step of these algorithms is the evaluation of the expected value of Hamiltonians, and hence, efficient schemes to perform this task are required. The standard approach employs local measurements of Pauli operators and requires a large number of circuits. An alternative is to make use of entangled measurements, which significantly reduces the number of circuits but involves entangling gates between non-physically connected qubits, introducing intermediate entangling operations that increase the depth of the circuits. As a solution to this problem we propose hardware-efficient entangled measurements (HEEM), that is, measurements that only permit entanglement between physically connected qubits. We show that this strategy enhances the evaluation of molecular Hamiltonians in NISQ devices, reducing the number of circuits required without increasing their depth. We provide quantitative metrics of how this approach offers better results than only local measurements and arbitrarily entangled ones. We estimate with classical simulators and quantum hardware the ground state energy of the H$_2$O molecule by the variational quantum eigensolver using HEEM.
Abstract（参考訳）: 近年,ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスにおける現実的な問題を解く可能性から,変分アルゴリズムは注目されている。これらのアルゴリズムの基本的なステップは、ハミルトニアンの期待値の評価であり、そのため、このタスクを実行するための効率的なスキームが必要である。標準的アプローチはポーリ演算子の局所的測定を採用し、多数の回路を必要とする。もう一つの方法は、回路の数を著しく減少させるが、非物理的に連結された量子ビット間のゲートの絡み合いを伴い、回路の深さを増大させる中間の絡み合い操作を導入することである。この問題に対する解決策として,ハードウェア効率の高い絡み合い測定(heem),すなわち物理的に接続されたキュービット間の絡み合いのみを許容する測定を提案する。この戦略により、NISQデバイスにおける分子ハミルトニアンの評価が向上し、その深さを増大させることなく必要な回路数を減らすことができる。我々は、局所的な測定と任意に絡み合った測定よりも、このアプローチがよりよい結果をもたらす方法の定量的指標を提供する。我々はH$2$O分子の基底状態エネルギーをHEEMを用いた変分量子固有解法により古典シミュレータと量子ハードウェアで推定する。

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