論文の概要: Variational quantum simulation of long-range interacting systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.14281v3
- Date: Tue, 30 May 2023 08:20:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-01 03:18:47.418005
- Title: Variational quantum simulation of long-range interacting systems
- Title（参考訳）: 長距離相互作用系の変分量子シミュレーション
- Authors: Chufan Lyu, Xiaoyu Tang, Junning Li, Xusheng Xu, Man-Hong Yung and
Abolfazl Bayat
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズムは、短期量子シミュレーションにおいて最も有望なアプローチである。
長距離相互作用系の基底状態のディジタルシミュレーションのための変分量子アルゴリズムについて検討する。
相互作用がより長距離化するにつれて、変動アルゴリズムはより効率的になる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1744028458220428
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Current quantum simulators suffer from multiple limitations such as short
coherence time, noisy operations, faulty readout and restricted qubit
connectivity in some platforms. Variational quantum algorithms are the most
promising approach in near-term quantum simulation to achieve practical quantum
advantage over classical computers. Here, we explore variational quantum
algorithms, with different levels of qubit connectivity, for digital simulation
of the ground state of long-range interacting systems as well as generation of
spin squeezed states. We find that as the interaction becomes more long-ranged,
the variational algorithms become less efficient, achieving lower fidelity and
demanding more optimization iterations. In particular, when the system is near
its criticality the efficiency is even lower. Increasing the connectivity
between distant qubits improves the results, even with less quantum and
classical resources. Our results show that by mixing circuit layers with
different levels of connectivity one can sensibly improve the performance.
Interestingly, the order of layers becomes very important and grouping the
layers with long-distance connectivity at the beginning of the circuit
outperforms other permutations. The same design of circuits can also be used to
variationally produce spin squeezed states, as a resource for quantum
metrology.
- Abstract（参考訳）: 現在の量子シミュレータは、短いコヒーレンス時間、騒がしい操作、欠陥のある読み出し、いくつかのプラットフォームでの量子ビット接続制限など、複数の制限に苦しむ。
変分量子アルゴリズムは、古典的コンピュータよりも実用的な量子優位を達成するために、短期量子シミュレーションにおいて最も有望なアプローチである。
ここでは、長距離相互作用系の基底状態のデジタルシミュレーションとスピン圧縮状態の生成のための、異なる量子ビット接続レベルを持つ変分量子アルゴリズムについて検討する。
相互作用がより長距離化するにつれて、変動アルゴリズムの効率が低下し、忠実度が低下し、より最適化の繰り返しが要求される。
特に、システムの臨界度に近い場合、効率はさらに低下する。
遠くの量子ビット間の接続を増加させることで、量子リソースや古典リソースが少なくても結果が向上する。
その結果,回路層を異なる接続レベルに混合することにより,性能を向上できることがわかった。
興味深いことに、層の順序は非常に重要になり、回路の始めの長距離接続で層をグループ化することは、他の置換よりも優れている。
同様に回路の設計は、量子力学の資源としてスピン圧縮状態のバラツキ生成にも用いられる。
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