論文の概要: Quantum algorithm for ground state energy estimation using circuit depth with exponentially improved dependence on precision

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06811v3
• Date: Thu, 2 Nov 2023 12:58:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-03 18:36:15.392287
• Title: Quantum algorithm for ground state energy estimation using circuit depth with exponentially improved dependence on precision
• Title（参考訳）: 精度依存性を指数関数的に改善した回路深度を用いた基底状態エネルギー推定のための量子アルゴリズム
• Authors: Guoming Wang, Daniel Stilck Fran\c{c}a, Ruizhe Zhang, Shuchen Zhu, and Peter D. Johnson
• Abstract要約: 量子コンピューティングの分野におけるマイルストーンは、最先端の古典的手法よりも早く量子化学や材料の問題を解決することである。 我々は,このコストを精度のビット数で線形に増大させる基底状態エネルギー推定アルゴリズムを開発した。 これらの特徴により、初期のフォールトトレラント量子コンピューティングの時代において、我々のアルゴリズムは量子優位性を実現するための有望な候補となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5831247735039677
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A milestone in the field of quantum computing will be solving problems in quantum chemistry and materials faster than state-of-the-art classical methods. The current understanding is that achieving quantum advantage in this area will require some degree of fault tolerance. While hardware is improving towards this milestone, optimizing quantum algorithms also brings it closer to the present. Existing methods for ground state energy estimation are costly in that they require a number of gates per circuit that grows exponentially with the desired number of bits in precision. We reduce this cost exponentially, by developing a ground state energy estimation algorithm for which this cost grows linearly in the number of bits of precision. Relative to recent resource estimates of ground state energy estimation for the industrially-relevant molecules of ethylene-carbonate and PF$_6^-$, the estimated gate count and circuit depth is reduced by a factor of 43 and 78, respectively. Furthermore, the algorithm can use additional circuit depth to reduce the total runtime. These features make our algorithm a promising candidate for realizing quantum advantage in the era of early fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの分野におけるマイルストーンは、最先端の古典的手法よりも早く量子化学と物質の問題を解くことである。 現在の理解では、この領域で量子的な優位性を達成するにはある程度のフォールトトレランスが必要です。 ハードウェアはこのマイルストーンに向かって改善されているが、量子アルゴリズムを最適化することで、現在に近づいている。 既存の基底状態エネルギー推定法は、所望のビット数の精度で指数関数的に成長する回路ごとに複数のゲートを必要とするため、コストがかかる。 我々はこのコストを指数関数的に削減し、このコストが精度のビット数で線形に増加する基底状態エネルギー推定アルゴリズムを開発した。 エチレンカーボネートとPF$_6^-$の工業関連分子の基底状態エネルギー推定の最近の資源推定結果と比較すると、推定ゲート数と回路深さはそれぞれ43と78と減少する。 さらに、アルゴリズムは、総実行時間を減らすために追加の回路深度を使うことができる。 これらの特徴により、初期のフォールトトレラント量子コンピューティングの時代に量子優位を実現する有望な候補となる。

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