論文の概要: A non-Hermitian Ground State Searching Algorithm Enhanced by Variational Toolbox

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09007v1
• Date: Mon, 17 Oct 2022 12:26:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 07:07:41.511773
• Title: A non-Hermitian Ground State Searching Algorithm Enhanced by Variational Toolbox
• Title（参考訳）: 変分ツールボックスによる非エルミート基底状態探索アルゴリズム
• Authors: Yu-Qin Chen, Shi-Xin Zhang, Chang-Yu Hsieh, and Shengyu Zhang
• Abstract要約: 与えられたハミルトニアンに対する基底状態の準備は、非常に重要な量子計算タスクである。 我々はハミルトンシミュレーション技術を用いて、散逸性非エルミート量子力学をシミュレートする手法を検討する。 提案手法は, アシラキュービットを所望の状態に繰り返し投影することにより, エネルギー伝達を容易にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.604981031329453
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ground-state preparation for a given Hamiltonian is a common quantum-computing task of great importance and has relevant applications in quantum chemistry, computational material modeling, and combinatorial optimization. We consider an approach to simulate dissipative non-Hermitian Hamiltonian quantum dynamics using Hamiltonian simulation techniques to efficiently recover the ground state of a target Hamiltonian. The proposed method facilitates the energy transfer by repeatedly projecting ancilla qubits to the desired state, rendering the effective non-Hermitian Hamiltonian evolution on the system qubits. To make the method more resource friendly in the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) and early fault-tolerant era, we combine the non-Hermitian projection algorithm with multiple variational gadgets, including variational module enhancement and variational state recording, to reduce the required circuit depth and avoid the exponentially vanishing success probability for post-selections. We compare our method, the non-Hermitian-variational algorithm, with a pure variational method -- QAOA for solving the 3-SAT problem and preparing the ground state for the transverse-field Ising model. As demonstrated by numerical evidence, the non-Hermitian-variational algorithm outperforms QAOA in convergence speed with improved quantum resource efficiency.
• Abstract（参考訳）: 与えられたハミルトニアンの基底状態の準備は、量子化学、計算材料モデリング、組合せ最適化において非常に重要な量子計算タスクである。 我々は、ハミルトンシミュレーション技術を用いて、散逸性非エルミートハミルトニアン量子力学をシミュレートし、ターゲットハミルトニアンの基底状態を効率的に回復するアプローチを検討する。 提案手法は,アンシラキュービットを所望の状態に繰り返し投影することでエネルギー移動を促進し,システムキュービット上で有効な非エルミートハミルトン発展を実現する。 ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)および早期耐故障性の時代において、この手法をより親しみやすくするために、非エルミタン射影アルゴリズムと変分モジュール拡張や変分状態記録を含む複数の変分ガジェットを組み合わせることにより、必要な回路深さを低減し、選択後の指数関数的に消滅する成功確率を回避する。 我々は,非エルミート変分法と純変分法-QAOAを比較し,3SAT問題の解法と逆場イジングモデルのための基底状態を作成する。 数値的な証拠によって示されるように、非ヘルミット変分アルゴリズムは量子資源効率の向上とともにqaoaを収束速度で上回っている。

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