論文の概要: Improving quantum measurements by introducing "ghost" Pauli products
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06563v2
- Date: Thu, 24 Nov 2022 20:08:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-31 06:16:33.784184
- Title: Improving quantum measurements by introducing "ghost" Pauli products
- Title（参考訳）: ghost" pauli積の導入による量子計測の改善
- Authors: Seonghoon Choi, Tzu-Ching Yen, and Artur F. Izmaylov
- Abstract要約: 一般的な戦略の1つは可観測空間を相互に可換なパウリ積の線型結合(フラグメント)に分割することである。
本研究では,観測可能な総期待値を変更することなく,個々のフラグメントの分散を低減させる手法を提案する。
いくつかの分子電子ハミルトニアン予想値の試験は、"ゴースト"パウリアルゴリズムにおける測定回数を数倍削減することを示している。
- 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: Reducing the number of measurements required to estimate the expectation
value of an observable is crucial for the variational quantum eigensolver to
become competitive with state-of-the-art classical algorithms. To measure
complicated observables such as a molecular electronic Hamiltonian, one of the
common strategies is to partition the observable into linear combinations
(fragments) of mutually commutative Pauli products. The total number of
measurements for obtaining the expectation value is then proportional to the
sum of variances of individual fragments. We propose a method that lowers
individual fragment variances by modifying the fragments without changing the
total observable expectation value. Our approach is based on adding Pauli
products ("ghosts") that are compatible with members of multiple fragments. The
total expectation value does not change because a sum of coefficients for each
"ghost" Pauli product introduced to several fragments is zero. Yet, these
additions change individual fragment variances because of the non-vanishing
contributions of "ghost" Pauli products within each fragment. The proposed
algorithm minimizes individual fragment variances using a classically efficient
approximation of the quantum wavefunction for variance estimations. Numerical
tests on a few molecular electronic Hamiltonian expectation values show
several-fold reductions in the number of measurements in the "ghost" Pauli
algorithm compared to those in the other recently developed techniques.
- Abstract（参考訳）: オブザーバブルの期待値の推定に必要な測定回数を減らすことは、変分量子固有解法が最先端の古典的アルゴリズムと競合するためには不可欠である。
分子電子ハミルトニアンのような複雑な可観測性を測定するためには、可観測性を相互に可換なパウリ積の線形結合(フラグメント)に分割する方法が一般的である。
期待値を得るための測定総数は、個々のフラグメントの分散の和に比例する。
本論文では,全観測可能な期待値を変更することなく,個々のフラグメントのばらつきを小さくする手法を提案する。
我々のアプローチは、複数のフラグメントのメンバーと互換性のあるPauli製品("ghosts")を追加することに基づいている。
総期待値は、いくつかのフラグメントに導入された各「ghost」パウリ積の係数の和が 0 であるため変化しない。
しかし、これらの追加は、各フラグメント内の"ghost" pauli製品が望ましくない貢献のために、個々のフラグメントのばらつきを変化させる。
提案アルゴリズムは、分散推定のための量子波動関数の古典的に効率的な近似を用いて、個々のフラグメント分散を最小化する。
数分子の電子ハミルトニアン期待値の数値実験は、"ghost" pauliアルゴリズムで最近開発された他の手法と比較して測定回数が数倍減少していることを示している。
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