論文の概要: Fast-forwarding quantum simulation with real-time quantum Krylov subspace algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.00948v1
• Date: Mon, 1 Aug 2022 16:00:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 19:05:15.377055
• Title: Fast-forwarding quantum simulation with real-time quantum Krylov subspace algorithms
• Title（参考訳）: リアルタイム量子クリロフ部分空間アルゴリズムによる高速フォワード量子シミュレーション
• Authors: Cristian L. Cortes, A. Eugene DePrince, Stephen K. Gray
• Abstract要約: 本稿では、現在の量子ハードウェアのコヒーレンス時間を超えて、長時間のダイナミクスを予測できる量子クリロフ高速フォワード(QKFF)アルゴリズムを提案する。 提案アルゴリズムでは、量子コンピュータ上に構築されたリアルタイム進化Krylov基底状態と、高忠実で長時間のダイナミックスへの収束を保証するためのマルチ参照部分空間法を用いている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum subspace diagonalization (QSD) algorithms have emerged as a competitive family of algorithms that avoid many of the optimization pitfalls associated with parameterized quantum circuit algorithms. While the vast majority of the QSD algorithms have focused on solving the eigenpair problem for ground, excited-state, and thermal observable estimation, there has been a lot less work in considering QSD algorithms for the problem of quantum dynamical simulation. In this work, we propose several quantum Krylov fast-forwarding (QKFF) algorithms capable of predicting long-time dynamics well beyond the coherence time of current quantum hardware. Our algorithms use real-time evolved Krylov basis states prepared on the quantum computer and a multi-reference subspace method to ensure convergence towards high-fidelity, long-time dynamics. In particular, we show that the proposed multi-reference methodology provides a systematic way of trading off circuit depth with classical post-processing complexity. We also demonstrate the efficacy of our approach through numerical implementations for several quantum chemistry problems including the calculation of the auto-correlation and dipole moment correlation functions
• Abstract（参考訳）: 量子サブスペース対角化(QSD)アルゴリズムは、パラメータ化量子回路アルゴリズムに関連する多くの最適化落とし穴を避けるアルゴリズムの競合するファミリーとして登場した。 qsdアルゴリズムの大多数は、接地、励起状態、熱観測可能な推定の固有ペア問題を解くことに重点を置いているが、量子力学シミュレーションの問題に対するqsdアルゴリズムを考える作業は少なくなっている。 本研究では,現在の量子ハードウェアのコヒーレンス時間を超える長時間のダイナミクスを予測できる量子クリロフ高速フォワード(QKFF)アルゴリズムを提案する。 我々のアルゴリズムは、量子コンピュータ上で準備されたリアルタイム進化krylov基底状態と多元参照部分空間法を用いて、高忠実度長時間ダイナミクスへの収束を保証する。 特に,提案手法は回路深度を古典的な後処理の複雑さと交換する体系的な方法であることを示す。 また, 自己相関関数や双極子モーメント相関関数の計算を含むいくつかの量子化学問題に対する数値的実装による手法の有効性を実証する。

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