論文の概要: Approximate encoding of quantum states using shallow circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.00028v3
- Date: Mon, 21 Nov 2022 15:04:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-07 04:24:21.138718
- Title: Approximate encoding of quantum states using shallow circuits
- Title（参考訳）: 浅い回路を用いた量子状態の近似符号化
- Authors: Matan Ben Dov, David Shnaiderov, Adi Makmal, Emanuele G. Dalla Torre
- Abstract要約: 量子シミュレーションとアルゴリズムの一般的な要件は、2量子ゲートのシーケンスを通して複雑な状態を作成することである。
ここでは、限られた数のゲートを用いて、ターゲット状態の近似符号化を作成することを目的とする。
我々の研究は、局所ゲートを用いて目標状態を作成する普遍的な方法を提供し、既知の戦略よりも大幅に改善されたことを示す。
- 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 common requirement of quantum simulations and algorithms is the preparation
of complex states through sequences of 2-qubit gates. For a generic quantum
state, the number of gates grows exponentially with the number of qubits,
becoming unfeasible on near-term quantum devices. Here, we aim at creating an
approximate encoding of the target state using a limited number of gates. As a
first step, we consider a quantum state that is efficiently represented
classically, such as a one-dimensional matrix product state. Using tensor
network techniques, we develop an optimization algorithm that approaches the
optimal implementation for a fixed number of gates. Our algorithm runs
efficiently on classical computers and requires a polynomial number of
iterations only. We demonstrate the feasibility of our approach by comparing
optimal and suboptimal circuits on real devices. We, next, consider the
implementation of the proposed optimization algorithm directly on a quantum
computer and overcome inherent barren plateaus by employing a local cost
function rather than a global one. By simulating realistic shot noise, we
verify that the number of required measurements scales polynomially with the
number of qubits. Our work offers a universal method to prepare target states
using local gates and represents a significant improvement over known
strategies.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションとアルゴリズムの一般的な要件は、2量子ゲートのシーケンスを通して複雑な状態を作成することである。
一般量子状態の場合、ゲートの数は量子ビット数で指数関数的に増加し、短期量子デバイスでは実現不可能となる。
本稿では,限られた数のゲートを用いて,対象状態の近似符号化を行うことを目標とする。
最初のステップとして、1次元行列積状態のような古典的に効率よく表される量子状態を考える。
テンソルネットワーク手法を用いて,固定数のゲートに対する最適実装にアプローチする最適化アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは、古典的コンピュータ上で効率的に動作し、多項式数だけを必要とする。
実機上での最適回路と準最適回路を比較し,本手法の有効性を実証する。
次に、提案した最適化アルゴリズムを量子コンピュータに直接実装し、グローバルなコスト関数ではなく局所的なコスト関数を用いることで、固有のバレン高原を克服する。
現実的なショットノイズをシミュレートすることにより、必要な測定値の数がキュービット数と多項式的にスケールすることを検証する。
本研究は,局所ゲートを用いた目標状態作成のための普遍的手法を提供し,既知の戦略に対する大幅な改善を示す。
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