論文の概要: Accelerated Convergence of Contracted Quantum Eigensolvers through a
Quasi-Second-Order, Locally Parameterized Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.01726v1
- Date: Tue, 3 May 2022 18:48:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-14 11:42:21.966780
- Title: Accelerated Convergence of Contracted Quantum Eigensolvers through a
Quasi-Second-Order, Locally Parameterized Optimization
- Title（参考訳）: 準第2次局所パラメータ最適化による量子固有解法の高速化
- Authors: Scott E. Smart and David A. Mazziotti
- Abstract要約: 収縮量子固有解法(CQE)は、量子コンピュータ上の多電子シュリンガー方程式の解を求める。
本研究では,古典最適化理論のツールを用いて,CQEとその波動関数アンサッツの収束を加速する。
- 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: A contracted quantum eigensolver (CQE) finds a solution to the many-electron
Schr\"odinger equation by solving its integration (or contraction) to the
2-electron space -- a contracted Schr\"odinger equation (CSE) -- on a quantum
computer. When applied to the anti-Hermitian part of the CSE (ACSE), the CQE
iterations optimize the wave function with respect to a general product ansatz
of two-body exponential unitary transformations that can exactly solve the
Schr\"odinger equation. In this work, we accelerate the convergence of the CQE
and its wavefunction ansatz via tools from classical optimization theory. By
treating the CQE algorithm as an optimization in a local parameter space, we
can apply quasi-second-order optimization techniques, such as quasi-Newton
approaches or non-linear conjugate gradient approaches. Practically these
algorithms result in superlinear convergence of the wavefunction to a solution
of the ACSE. Convergence acceleration is important because it can both minimize
the accumulation of noise on near-term intermediate-scale quantum (NISQ)
computers and achieve highly accurate solutions on future fault-tolerant
quantum devices. We demonstrate the algorithm, as well as some heuristic
implementations relevant for cost-reduction considerations, comparisons with
other common methods such as variational quantum eigensolvers, and a
fermionic-encoding-free form of the CQE.
- Abstract（参考訳）: 縮約量子固有解法(CQE)は、量子コンピュータ上の2電子空間への積分(あるいは縮約)を解き、多電子シュリンガー方程式の解を求める。
cse(acse)の反エルミート部分に適用すると、cqe反復はシュル=オディンガー方程式を正確に解くことができる2体指数ユニタリ変換の一般積 ansatz に関して波動関数を最適化する。
本研究では,古典最適化理論のツールを用いて,CQEとその波動関数アンサッツの収束を加速する。
cqeアルゴリズムを局所パラメータ空間の最適化として扱うことにより、準ニュートン法や非線形共役勾配法のような準二階最適化手法を適用できる。
実際、これらのアルゴリズムは波動関数をACSEの解に超線型収束させる。
収束加速は、近未来の中規模量子コンピュータ(NISQ)におけるノイズの蓄積を最小限に抑え、将来のフォールトトレラント量子デバイスにおける高精度な解を達成できるため重要である。
提案アルゴリズムは,コスト削減を考慮したヒューリスティックな実装,変分量子固有解法などの一般的な手法との比較,およびCQEのフェルミオンエンコーディングフリーな形式を示す。
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