論文の概要: CAFQA: A classical simulation bootstrap for variational quantum algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.12924v3
• Date: Fri, 12 Aug 2022 22:49:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 23:16:37.484323
• Title: CAFQA: A classical simulation bootstrap for variational quantum algorithms
• Title（参考訳）: CAFQA:変分量子アルゴリズムのための古典的なシミュレーションブートストラップ
• Authors: Gokul Subramanian Ravi, Pranav Gokhale, Yi Ding, William M. Kirby, Kaitlin N. Smith, Jonathan M. Baker, Peter J. Love, Henry Hoffmann, Kenneth R. Brown and Frederic T. Chong
• Abstract要約: CAFQAアンサッツ(CAFQA ansatz)は、クリフォードゲートのみを備えたハードウェア効率の良い回路である。 CAFQAは6.4xと56.8xの平均精度の改善を、異なるメトリクスで達成している。 CAFQAの高精度により、VQAの収束は小さな分子でも2.5倍加速することが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.921511750149497
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work tackles the problem of finding a good ansatz initialization for Variational Quantum Algorithms (VQAs), by proposing CAFQA, a Clifford Ansatz For Quantum Accuracy. The CAFQA ansatz is a hardware-efficient circuit built with only Clifford gates. In this ansatz, the parameters for the tunable gates are chosen by searching efficiently through the Clifford parameter space via classical simulation. The resulting initial states always equal or outperform traditional classical initialization (e.g., Hartree-Fock), and enable high-accuracy VQA estimations. CAFQA is well-suited to classical computation because: a) Clifford-only quantum circuits can be exactly simulated classically in polynomial time, and b) the discrete Clifford space is searched efficiently via Bayesian Optimization. For the Variational Quantum Eigensolver (VQE) task of molecular ground state energy estimation (up to 18 qubits), CAFQA's Clifford Ansatz achieves a mean accuracy of nearly 99% and recovers as much as 99.99% of the molecular correlation energy that is lost in Hartree-Fock initialization. CAFQA achieves mean accuracy improvements of 6.4x and 56.8x, over the state-of-the-art, on different metrics. The scalability of the approach allows for preliminary ground state energy estimation of the challenging chromium dimer (Cr$_2$) molecule. With CAFQA's high-accuracy initialization, the convergence of VQAs is shown to accelerate by 2.5x, even for small molecules. Furthermore, preliminary exploration of allowing a limited number of non-Clifford (T) gates in the CAFQA framework, shows that as much as 99.9% of the correlation energy can be recovered at bond lengths for which Clifford-only CAFQA accuracy is relatively limited, while remaining classically simulable.
• Abstract（参考訳）: この研究は、CAFQA(Clifford Ansatz For Quantum Accuracy)を提案することにより、変分量子アルゴリズム(VQA)の優れたアンザッツ初期化を求める問題に取り組む。 CAFQAアンサッツ(CAFQA ansatz)は、クリフォードゲートのみを備えたハードウェア効率の良い回路である。 このアンサッツにおいて、可変ゲートのパラメータは古典的シミュレーションによりクリフォードパラメータ空間を効率的に探索することによって選択される。 結果として得られる初期状態は常に伝統的な初期化(例えばhartree-fock)と等しくなり、高い精度のvqa推定を可能にする。 CAFQAは古典的な計算に適しています。 a)クリフォードのみの量子回路は、多項式時間で正確に古典的にシミュレートすることができ、 b)離散クリフォード空間はベイズ最適化によって効率的に探索される。 分子基底状態エネルギー推定(最大18キュービット)の変分量子固有ソルバ(vqe)タスクにおいて、cafqaのclifford ansatzは99%近くの平均精度を達成し、hartree-fock初期化で失われた分子相関エネルギーの99.99%を回復する。 CAFQAは6.4xと56.8xの平均精度の改善を、異なるメトリクスで達成している。 アプローチのスケーラビリティは、挑戦的なクロム二量体(Cr$_2$)分子の予備基底状態エネルギー推定を可能にする。 CAFQAの高精度初期化により、VQAの収束は小さな分子でも2.5倍加速することが示されている。 さらに、cafqaフレームワークで限られた数の非クリフォード(t)ゲートを許容する予備的な調査により、クリフォードのみのcafqa精度が比較的制限されたボンド長で相関エネルギーの99.9%を回収できることが示された。

関連論文リスト

• Large-scale quantum annealing simulation with tensor networks and belief propagation [0.0]
  3つの正則グラフに対する量子アニールは1000量子ビットと5000000量子ビットゲートのスケールでも古典的にシミュレートできることを示す。 非退化インスタンスの場合、一意解は最後の縮小された単一量子状態から読み出すことができる。 MaxCutのような退化問題に対して、グラフテンソル-ネットワーク状態に対する近似的な測定シミュレーションアルゴリズムを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-18T18:00:08Z)
• Non-unitary Coupled Cluster Enabled by Mid-circuit Measurements on Quantum Computers [37.69303106863453]
  本稿では,古典計算機における量子化学の柱である結合クラスタ(CC)理論に基づく状態準備法を提案する。 提案手法は,従来の計算オーバーヘッドを低減し,CNOTおよびTゲートの数を平均で28%,57%削減する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-17T14:10:10Z)
• Optimal Clifford Initial States for Ising Hamiltonians [0.40015650275668363]
  CAFQAは変分量子アルゴリズムのための古典的なブートストラップである。 我々はクリフォード状態を分析し、新しいタイプのハミルトン多様体、すなわち横フィールドイジング・ハミルトン多様体の最小化を行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-02T05:43:59Z)
• Simulation of IBM's kicked Ising experiment with Projected Entangled Pair Operator [71.10376783074766]
  我々は最近,誤りを軽減した量子回路を用いてエミュレートされた127量子ビットキックド・イジングモデルの古典的シミュレーションを行った。 提案手法はハイゼンベルク図の射影的絡み合ったペア作用素(PEPO)に基づいている。 我々はクリフォード展開理論を開発し、正確な期待値を計算し、それらをアルゴリズムの評価に利用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-06T10:24:23Z)
• Partitioning Quantum Chemistry Simulations with Clifford Circuits [1.0286890995028481]
  現在の量子コンピューティングハードウェアは、少数でノイズの多い量子ビットの可用性によって制限されている。 量子回路の枠組みに留まりながら,古典的および近古典的処理の限界について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T13:05:19Z)
• A self-consistent field approach for the variational quantum eigensolver: orbital optimization goes adaptive [52.77024349608834]
  適応微分組立問題集合型アンザッツ変分固有解法(ADAPTVQE)における自己一貫したフィールドアプローチ(SCF)を提案する。 このフレームワークは、短期量子コンピュータ上の化学系の効率的な量子シミュレーションに使用される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-21T23:15:17Z)
• Iterative Qubit Coupled Cluster using only Clifford circuits [36.136619420474766]
  古典的に容易に生成できる理想的な状態準備プロトコルを特徴付けることができる。 繰り返し量子ビット結合クラスタ(iQCC)の変種を導入して,これらの要件を満たす手法を提案する。 本研究では, チタン系化合物Ti(C5H5)(CH3)3と (20, 20) 活性空間の複雑な系に研究を拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-18T20:31:10Z)
• Error Mitigation-Aided Optimization of Parameterized Quantum Circuits: Convergence Analysis [42.275148861039895]
  変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズプロセッサを介して量子アドバンテージを得るための最も有望な経路を提供する。 不完全性とデコヒーレンスによるゲートノイズは、バイアスを導入して勾配推定に影響を与える。 QEM(Quantum error mitigation)技術は、キュービット数の増加を必要とせずに、推定バイアスを低減することができる。 QEMは必要な反復回数を減らすことができるが、量子ノイズレベルが十分に小さい限りである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-23T10:48:04Z)
• Error mitigation and quantum-assisted simulation in the error corrected regime [77.34726150561087]
  量子コンピューティングの標準的なアプローチは、古典的にシミュレート可能なフォールトトレラントな演算セットを促進するという考え方に基づいている。 量子回路の古典的準確率シミュレーションをどのように促進するかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-12T20:58:41Z)
• Quadratic Clifford expansion for efficient benchmarking and initialization of variational quantum algorithms [0.8808007156832224]
  変分量子アルゴリズムは、短期量子コンピュータの魅力的な応用であると考えられている。 本稿では,変分量子アルゴリズムの効率的なベンチマークのための摂動的アプローチを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-19T16:09:00Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。