論文の概要: Improved variational quantum eigensolver via quasi-dynamical evolution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.10130v3
- Date: Tue, 21 Mar 2023 13:37:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-24 05:03:13.252897
- Title: Improved variational quantum eigensolver via quasi-dynamical evolution
- Title（参考訳）: 準力学進化による変分量子固有解法の改良
- Authors: Manpreet Singh Jattana, Fengping Jin, Hans De Raedt, Kristel
Michielsen
- Abstract要約: 変分量子固有解法 (VQE) は、現在および短期の量子デバイス向けに設計されたハイブリッド量子古典アルゴリズムである。
VQEには、量子優位性に対する好ましいスケーリングを禁じる問題がある。
本稿では,VQEを補う量子アニール法を提案する。
改良されたVQEは不毛の台地を回避し、局所的なミニマを放出し、低深度回路で動作する。
- 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: The variational quantum eigensolver (VQE) is a hybrid quantum-classical
algorithm designed for current and near-term quantum devices. Despite its
initial success, there is a lack of understanding involving several of its key
aspects. There are problems with VQE that forbid a favourable scaling towards
quantum advantage. In order to alleviate the problems, we propose and
extensively test a quantum annealing inspired heuristic that supplements VQE.
The improved VQE enables an efficient initial state preparation mechanism, in a
recursive manner, for a quasi-dynamical unitary evolution. We conduct an
in-depth scaling analysis of finding the ground state energies with increasing
lattice sizes of the Heisenberg model, employing simulations of up to $40$
qubits that manipulate the complete state vector. For the current devices, we
further propose a benchmarking toolkit using a mean-field model and test it on
IBM Q devices. The improved VQE avoids barren plateaus, exits local minima, and
works with low-depth circuits. Realistic gate execution times estimate a longer
computational time to complete the same computation on a fully functional
error-free quantum computer than on a quantum computer emulator implemented on
a classical computer. However, our proposal can be expected to help accurate
estimations of the ground state energies beyond $50$ qubits when the complete
state vector can no longer be stored on a classical computer, thus enabling
quantum advantage.
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、現在および短期の量子デバイス向けに設計されたハイブリッド量子古典アルゴリズムである。
最初の成功にもかかわらず、いくつかの重要な側面を含む理解の欠如がある。
VQEには、量子優位性に対する好ましいスケーリングを禁じる問題がある。
問題を緩和するために、VQEを補う量子アニールにインスパイアされたヒューリスティックを提案する。
改良されたVQEにより、準力学的ユニタリ進化のための効率的な初期状態生成機構が再帰的に実現される。
我々は、ハイゼンベルク模型の格子サイズを増加させる基底状態エネルギーを求める詳細なスケーリング解析を行い、完全な状態ベクトルを操作する最大40ドルの量子ビットのシミュレーションを用いた。
現状のデバイスでは,平均場モデルを用いたベンチマークツールキットを提案し,ibm qデバイスでテストする。
改良されたVQEは不毛の台地を避け、局所的なミニマを抜け、低深度回路で動作する。
現実的なゲート実行時間は、従来のコンピュータに実装された量子コンピュータエミュレータよりも、完全に機能的なエラーフリーな量子コンピュータ上で同じ計算を完了するための計算時間を見積もる。
しかし,本提案では,完全状態ベクトルを従来のコンピュータに格納できない場合,50ドルの量子ビットを超える基底状態エネルギーを正確に推定し,量子的優位性を実現することが期待できる。
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