論文の概要: Improving the performance of quantum approximate optimization for
preparing non-trivial quantum states without translational symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.02637v2
- Date: Thu, 12 Jan 2023 10:58:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-10 09:31:52.149512
- Title: Improving the performance of quantum approximate optimization for
preparing non-trivial quantum states without translational symmetry
- Title（参考訳）: 並進対称性のない非自明な量子状態生成のための量子近似最適化の性能向上
- Authors: Zheng-Hang Sun, Yong-Yi Wang, Jian Cui, and Heng Fan
- Abstract要約: 本研究では,量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)の性能について検討した。
本稿では,パラメータ化資源であるハミルトンが支援する一般化QAOAを提案する。
我々の研究は、翻訳対称性のないプログラマブル量子プロセッサ上でQAOAを実行する方法である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.967081346848687
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: The variational preparation of complex quantum states using the quantum
approximate optimization algorithm (QAOA) is of fundamental interest, and
becomes a promising application of quantum computers. Here, we systematically
study the performance of QAOA for preparing ground states of target
Hamiltonians near the critical points of their quantum phase transitions, and
generating Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states. We reveal that the
performance of QAOA is related to the translational invariance of the target
Hamiltonian: Without the translational symmetry, for instance due to the open
boundary condition (OBC) or randomness in the system, the QAOA becomes less
efficient. We then propose a generalized QAOA assisted by the parameterized
resource Hamiltonian (PRH-QAOA), to achieve a better performance. In addition,
based on the PRH-QAOA, we design a low-depth quantum circuit beyond
one-dimensional geometry, to generate GHZ states with perfect fidelity. The
experimental realization of the proposed scheme for generating GHZ states on
Rydberg-dressed atoms is discussed. Our work paves the way for performing QAOA
on programmable quantum processors without translational symmetry, especially
for recently developed two-dimensional quantum processors with OBC.
- Abstract（参考訳）: 量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)を用いた複雑な量子状態の変分準備は基本的な関心事であり、量子コンピュータの有望な応用となる。
そこで我々は,量子相転移の臨界点付近でターゲットハミルトンの基底状態を作成するためのQAOAの性能を体系的に研究し,グリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態(GHZ)を生成する。
その結果,QAOAの性能は,翻訳対称性がなければ,例えば開放境界条件 (OBC) やランダム性により,QAOAの効率が低下することがわかった。
次に,パラメータ化資源ハミルトニアン(PRH-QAOA)が支援する一般化QAOAを提案する。
さらに,PRH-QAOAに基づいて,1次元形状を超える低深さ量子回路を設計し,完全忠実なGHZ状態を生成する。
リングバーグ被覆原子上でGHZ状態を生成するための提案手法の実験的実現について論じる。
我々の研究は、最近開発されたOBCを用いた2次元量子プロセッサにおいて、翻訳対称性のないプログラマブル量子プロセッサ上でQAOAを実行する方法である。
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