論文の概要: Symmetry enhanced variational quantum spin eigensolver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.02444v5
• Date: Wed, 11 Jan 2023 16:20:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 03:39:34.334421
• Title: Symmetry enhanced variational quantum spin eigensolver
• Title（参考訳）: 対称性強化可変量子スピン固有解法
• Authors: Chufan Lyu, Xusheng Xu, Man-Hong Yung, Abolfazl Bayat
• Abstract要約: 変動量子固有解法はハミルトニアンの対称性を利用して著しく改善できることを示す。 ハードウェア対称性保存と呼ばれる最初のアプローチでは、すべての対称性が回路の設計に含まれる。 第2のアプローチでは、コスト関数を対称性を含むように更新する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The variational quantum-classical algorithms are the most promising approach for achieving quantum advantage on near-term quantum simulators. Among these methods, the variational quantum eigensolver has attracted a lot of attention in recent years. While it is very effective for simulating the ground state of many-body systems, its generalization to excited states becomes very resource demanding. Here, we show that this issue can significantly be improved by exploiting the symmetries of the Hamiltonian. The improvement is even more effective for higher energy eigenstates. We introduce two methods for incorporating the symmetries. In the first approach, called hardware symmetry preserving, all the symmetries are included in the design of the circuit. In the second approach, the cost function is updated to include the symmetries. The hardware symmetry preserving approach indeed outperforms the second approach. However, integrating all symmetries in the design of the circuit could be extremely challenging. Therefore, we introduce hybrid symmetry preserving method in which symmetries are divided between the circuit and the classical cost function. This allows to harness the advantage of symmetries while preventing sophisticated circuit design.
• Abstract（参考訳）: 変動量子古典アルゴリズムは、短期量子シミュレータにおける量子優位性を達成するための最も有望なアプローチである。 これらの方法の中で、変分量子固有解法は近年多くの注目を集めている。 多体系の基底状態のシミュレーションは非常に効果的であるが、励起状態への一般化は非常にリソースを必要とする。 ここでは,ハミルトニアンの対称性を利用してこの問題を大幅に改善できることを示す。 この改良は高エネルギー固有状態にさらに効果的である。 対称性を組み込む2つの方法を紹介する。 ハードウェア対称性保存と呼ばれる最初のアプローチでは、すべての対称性は回路の設計に含まれる。 第2のアプローチでは、コスト関数を対称性を含むように更新する。 ハードウェア対称性保存アプローチは、実際には第2のアプローチを上回っている。 しかし、回路設計にすべての対称性を統合することは極めて困難である。 そこで我々は,回路と古典的コスト関数の対称性を分割したハイブリッド対称性保存法を提案する。 これにより、複雑な回路設計を防止しつつ、対称性の利点を活用できる。

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