論文の概要: Tailgating quantum circuits for high-order energy derivatives
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.11274v1
- Date: Fri, 22 Jul 2022 18:02:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 02:44:35.876666
- Title: Tailgating quantum circuits for high-order energy derivatives
- Title（参考訳）: 高次エネルギーデリバティブのためのテイルゲーティング量子回路
- Authors: Jack Ceroni, Alain Delgado, Soran Jahangiri, Juan Miguel Arrazola
- Abstract要約: 本稿では,エネルギー微分を計算する変分量子回路の性能向上手法を提案する。
この手法はテータゲーティング(tailgating)と呼ばれ、ハミルトン微分の期待値に関して、その勾配に基づいてゲートを選択する適応的な手順である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: To understand the chemical properties of molecules, it is often important to
study derivatives of energies with respect to nuclear coordinates or external
fields. Quantum algorithms for computing energy derivatives have been proposed,
but only limited work has been done to address the specific challenges that
arise in this context, where calculations are more complicated and involve more
stringent requirements on accuracy compared to single-point energy
calculations. In this work, we introduce a technique to improve the performance
of variational quantum circuits calculating energy derivatives. The method,
which we refer to as tailgating, is an adaptive procedure that selects gates
based on their gradient with respect to the expectation value of Hamiltonian
derivatives. These gates are then added at the end of a quantum circuit
originally designed to calculate ground- or excited-state energies. A
distinguishing feature of this approach is that the appended gates do not need
to be optimized: their parameters can be set to zero and varied only for the
purpose of computing energy derivatives, via calculating derivatives with
respect to circuit parameters. We support the validity of this method by
establishing sufficient conditions for a circuit to compute accurate energy
gradients. This is achieved through a connection between energy derivatives and
eigenstates of Taylor approximations of the Hamiltonian. We illustrate the
advantages of the tailgating approach by performing simulations calculating the
vibrational modes of beryllium hydride and water: quantities that depend on
second-order energy derivatives.
- Abstract（参考訳）: 分子の化学的性質を理解するためには、しばしば核座標や外部磁場に関するエネルギーの微分を研究することが重要である。
エネルギーデリバティブを計算するための量子アルゴリズムが提案されているが、この文脈で発生する特定の問題に対処するための限られた作業しか行われておらず、計算はより複雑であり、単点エネルギー計算よりも精度の厳しい要求が伴う。
本研究では,エネルギー微分を計算する変分量子回路の性能を向上させる手法を提案する。
この手法はテータゲーティング(tailgating)と呼ばれ、ハミルトン微分の期待値に関して、その勾配に基づいてゲートを選択する適応的な手順である。
これらのゲートは、もともと基底状態や励起状態のエネルギーを計算するために設計された量子回路の最後に加えられる。
このアプローチの際立った特徴は、付加ゲートを最適化する必要がないことである:それらのパラメータは、回路パラメータに関する微分を計算することによって、エネルギー微分を計算するためにのみ、ゼロに設定できる。
本手法の妥当性は、回路の正確なエネルギー勾配を計算するのに十分な条件を確立することで検証する。
これはハミルトニアンのテイラー近似のエネルギー微分と固有状態の接続によって達成される。
本研究では, 水素化ベリリウムと水の振動モードをシミュレーションし, 2次エネルギー誘導体に依存する量を計算することで, 調整アプローチの利点を説明する。
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