論文の概要: Pulse based Variational Quantum Optimal Control for hybrid quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.08908v2
• Date: Tue, 24 Jan 2023 15:37:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-25 12:40:33.334385
• Title: Pulse based Variational Quantum Optimal Control for hybrid quantum computing
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子コンピューティングのためのパルスベース変分量子最適制御
• Authors: Robert de Keijzer, Oliver Tse, Servaas Kokkelmans
• Abstract要約: 本研究はパルスベース変分量子アルゴリズム(VQA)の研究である。 VQAは古典的および量子的ハードウェアを組み合わせて量子力学系の基底状態を決定するように設計されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This work studies pulse based variational quantum algorithms (VQAs), which are designed to determine the ground state of a quantum mechanical system by combining classical and quantum hardware. In contrast to more standard gate based methods, pulse based methods aim to directly optimize the laser pulses interacting with the qubits, instead of using some parametrized gate based circuit. Using the mathematical formalism of optimal control, these laser pulses are optimized. This method has been used in quantum computing to optimize pulses for quantum gate implementations, but has only recently been proposed for full optimization in VQAs. Pulse based methods have several advantages over gate based methods such as faster state preparation, simpler implementation and more freedom in moving through the state space. Based on these ideas, we present the development of a novel adjoint based variational method. This method can be tailored towards and applied in neutral atom quantum computers. This method of pulse based variational quantum optimal control is able to approximate molecular ground states of simple molecules up to chemical accuracy and is able to compete with the gate based variational quantum eigensolver in terms of total number of quantum evaluations. The total evolution time $T$ and the form of the control Hamiltonian $H_c$ are important factors in the convergence behavior to the ground state energy, both having influence on the quantum speed limit and the controllability of the system.
• Abstract（参考訳）: この研究は、古典的および量子的ハードウェアを組み合わせて量子力学系の基底状態を決定するために設計されたパルスベースの変分量子アルゴリズム(VQA)を研究する。 より標準的なゲートベースの手法とは対照的に、パルスベースの手法は、パラメタライズされたゲートベースの回路を使用する代わりに、キュービットと相互作用するレーザーパルスを直接最適化することを目的としている。 最適制御の数学的形式を用いて、これらのレーザーパルスを最適化する。 この方法は量子ゲート実装のパルスを最適化するために量子コンピューティングで使われてきたが、vqaの完全な最適化のために最近提案されている。 パルスベースメソッドは、より高速な状態準備、よりシンプルな実装、状態空間を移動する自由度など、ゲートベースの方法よりもいくつかの利点がある。 これらの考え方に基づき,新しい随伴型変分法の開発について述べる。 この方法は中性原子量子コンピュータに対して調整および適用することができる。 このパルスベースの変分量子最適制御法は、単純な分子の分子基底状態を化学的精度まで近似することができ、量子評価の総数の観点からゲートベースの変分量子固有解器と競合することができる。 総発展時間 $t$ と制御ハミルトニアン $h_c$ の形式は基底状態エネルギーへの収束挙動において重要な要素であり、どちらも量子速度限界と系の制御可能性に影響を与える。

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