論文の概要: NAPA: Intermediate-level Variational Native-pulse Ansatz for Variational
Quantum Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.01215v5
- Date: Sat, 13 Jan 2024 01:42:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 04:00:17.132041
- Title: NAPA: Intermediate-level Variational Native-pulse Ansatz for Variational
Quantum Algorithms
- Title（参考訳）: NAPA:変分量子アルゴリズムのための中間レベル変分ネイティブパルスアンサッツ
- Authors: Zhiding Liang, Jinglei Cheng, Hang Ren, Hanrui Wang, Fei Hua, Zhixin
Song, Yongshan Ding, Fred Chong, Song Han, Xuehai Qian, Yiyu Shi
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズ中間スケール量子(NISQ)時代に大きなポテンシャルを示した。
VQAのためのネイティブパルスアンサッツ生成フレームワークであるNAPAを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.66030936302464
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms (VQAs) have demonstrated great potentials in
the Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) era. In the workflow of VQA, the
parameters of ansatz are iteratively updated to approximate the desired quantum
states. We have seen various efforts to draft better ansatz with less gates.
Some works consider the physical meaning of the underlying circuits, while
others adopt the ideas of neural architecture search (NAS) for ansatz
generator. However, these designs do not exploit the full advantages of VQAs.
Because most techniques target gate ansatz, and the parameters are usually
rotation angles of the gates. In quantum computers, the gate ansatz will
eventually be transformed into control signals such as microwave pulses on
superconducting qubits. These control pulses need elaborate calibrations to
minimize the errors such as over-rotation and under-rotation. In the case of
VQAs, this procedure will introduce redundancy, but the variational properties
of VQAs can naturally handle problems of over-rotation and under-rotation by
updating the amplitude and frequency parameters. Therefore, we propose NAPA, a
native-pulse ansatz generator framework for VQAs. We generate native-pulse
ansatz with trainable parameters for amplitudes and frequencies. In our
proposed NAPA, we are tuning parametric pulses, which are natively supported on
NISQ computers. Given the limited availability of gradient-based optimizers for
pulse-level quantum programs, we choose to deploy non-gradient optimizers in
our framework. To constrain the number of parameters sent to the optimizer, we
adopt a progressive way to generate our native-pulse ansatz. Experiments are
conducted on both simulators and quantum devices for Variational Quantum
Eigensolver (VQE) tasks to evaluate our methods.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(vqas)は、ノイズの多い中間スケール量子(nisq)時代に大きなポテンシャルを示した。
vqaのワークフローでは、ansatzのパラメータが繰り返し更新され、所望の量子状態が近似される。
より少ないゲートで ansatz をより良いものにするために、様々な努力をしてきました。
基礎となる回路の物理的意味を考察する研究もある一方で、アンザッツ発生器にニューラルネットワーク探索(NAS)の考え方を採用する研究もある。
しかしながら、これらの設計はVQAの完全な利点を生かしていない。
ほとんどのテクニックはゲートアンサッツをターゲットにしており、パラメータは通常ゲートの回転角である。
量子コンピュータでは、ゲートアンザッツは最終的に超伝導量子ビット上のマイクロ波パルスなどの制御信号に変換される。
これらの制御パルスは、オーバーローテーションやアンダーローテーションのような誤差を最小限に抑えるために精巧な校正を必要とする。
VQAの場合、この手順は冗長性を導入するが、VQAの変動特性は振幅と周波数パラメータを更新することで、自然に過回転と過回転の問題に対処できる。
そこで本研究では,VQAのためのネイティブパルスアンサッツ生成フレームワークであるNAPAを提案する。
振幅と周波数の訓練可能なパラメータを持つネイティブパルス ansatz を生成する。
提案したNAPAでは、NISQコンピュータでネイティブにサポートされているパラメトリックパルスをチューニングしている。
パルスレベルの量子プログラムに対する勾配に基づく最適化の可用性が限られているため、我々はフレームワークに非勾配オプティマイザをデプロイすることを選択した。
オプティマイザに送信されるパラメータの数を制限するために、ネイティブパルスアンサッツを生成するためのプログレッシブな方法を採用しています。
本手法を評価するために,変分量子固有解法(VQE)タスクのシミュレータと量子デバイスの両方で実験を行った。
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