論文の概要: Quantum Approximate Optimization Algorithm in Non-Markovian Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.02066v2
• Date: Fri, 1 Sep 2023 14:00:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-04 17:28:23.646771
• Title: Quantum Approximate Optimization Algorithm in Non-Markovian Quantum Systems
• Title（参考訳）: 非マルコフ量子系における量子近似最適化アルゴリズム
• Authors: Bo Yue, Shibei Xue, Yu Pan, Min Jiang
• Abstract要約: 本稿では,非マルコフ量子系上でQAOAを実行するためのフレームワークを提案する。 我々はQAOAを拡張システムの断片的ハミルトン制御として数学的に定式化する。 非マルコビアン性は量子資源として利用でき、QAOAの比較的優れた性能を実現することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.249219039097684
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Although quantum approximate optimization algorithm (QAOA) has demonstrated its quantum supremacy, its performance on Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices would be influenced by complicated noises, e.g., quantum colored noises. To evaluate the performance of QAOA under these noises, this paper presents a framework for running QAOA on non-Markovian quantum systems which are represented by an augmented system model. In this model, a non-Markovian environment carrying quantum colored noises is modelled as an ancillary system driven by quantum white noises which is directly coupled to the corresponding principal system; i.e., the computational unit for the algorithm. With this model, we mathematically formulate QAOA as piecewise Hamiltonian control of the augmented system, where we also optimize the control depth to fit into the circuit depth of current quantum devices. For efficient simulation of QAOA in non-Markovian quantum systems, a boosted algorithm using quantum trajectory is further presented. Finally, we show that non-Markovianity can be utilized as a quantum resource to achieve a relatively good performance of QAOA, which is characterized by our proposed exploration rate.
• Abstract（参考訳）: 量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)は、その量子優位性を実証しているが、ノイズの大きい中間量子(NISQ)デバイスの性能は複雑なノイズ、例えば量子色ノイズに影響される。 本稿では,これらの雑音下でのQAOAの性能を評価するために,拡張システムモデルで表される非マルコフ量子系上でQAOAを実行するためのフレームワークを提案する。 このモデルでは、量子色雑音を含む非マルコフ環境は、対応する主系、すなわちアルゴリズムの計算単位と直接結合される量子白色雑音によって駆動される漸近系としてモデル化される。 このモデルにより、我々はQAOAを拡張システムの断片的なハミルトン制御として定式化し、制御深度を現在の量子デバイスの回路深度に合わせるように最適化する。 非マルコフ量子系におけるQAOAの効率的なシミュレーションのために、量子軌道を用いたブーストアルゴリズムをさらに示す。 最後に,提案する探索速度を特徴とするqaoaの比較的良好な性能を実現するために,非マルコフ性が量子資源として利用できることを示す。

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