論文の概要: Variational quantum chemistry requires gate-error probabilities below
the fault-tolerance threshold
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.04505v1
- Date: Tue, 8 Nov 2022 19:05:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 23:06:16.815860
- Title: Variational quantum chemistry requires gate-error probabilities below
the fault-tolerance threshold
- Title（参考訳）: 変分量子化学はフォールトトレランス閾値以下のゲートエラー確率を必要とする
- Authors: Kieran Dalton, Christopher K. Long, Yordan S. Yordanov, Charles G.
Smith, Crispin H. W. Barnes, Normann Mertig and David R. M. Arvidsson-Shukur
- Abstract要約: 種々の分子の基底状態計算において,主ゲート型VQEアルゴリズムのノイズレジリエンスをランク付けする。
我々の結果は、幅広い分子に対して、最高の性能のVQEアルゴリズムでさえ、化学精度に到達するためには10〜6ドルから10～4ドルというゲートエラー確率を必要と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://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The variational quantum eigensolver (VQE) is a leading contender for useful
quantum advantage in the NISQ era. The interplay between quantum processors and
classical optimisers is believed to make the VQE noise resilient. Here, we
probe this hypothesis. We use full density-matrix simulations to rank the noise
resilience of leading gate-based VQE algorithms in ground-state computations on
a range of molecules. We find that, in the presence of noise: (i) ADAPT-VQEs
that construct ansatz circuits iteratively outperform VQEs that use "fixed"
ansatz circuits; and (ii) ADAPT-VQEs perform better when circuits are
constructed from gate-efficient elements rather than physically-motivated ones.
Our results show that, for a wide range of molecules, even the best-performing
VQE algorithms require gate-error probabilities on the order of $10^{-6}$ to
$10^{-4}$ to reach chemical accuracy. This is significantly below the
fault-tolerance thresholds of most error-correction protocols. Further, we
estimate that the maximum allowed gate-error probability scales inversely with
the number of noisy (two-qubit) gates. Our results indicate that useful
chemistry calculations with current gate-based VQEs are unlikely to be
successful on near-term hardware without error correction.
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、NISQ時代において有用な量子優位性のための主要な候補である。
量子プロセッサと古典的なオプティマイザの相互作用は、VQEノイズを回復させると考えられている。
ここではこの仮説を考察する。
各種分子の基底状態計算におけるゲートベースVQEアルゴリズムのノイズレジリエンスのランク付けには,全密度行列シミュレーションを用いる。
私たちは騒音のある状態でそれを見つける。
(i)アンサッツ回路を構成する適応vqesは、「固定」アンサッツ回路を使用するvqeを反復的に上回る。
(ii)adapt-vqesは,回路が物理的動機付けではなくゲート効率の高い要素から構築される場合において,性能が向上する。
我々の結果は、幅広い分子に対して、最高の性能のVQEアルゴリズムでさえ、化学的精度に到達するために10−6=10−4=のゲートエラー確率を必要とすることを示している。
これはほとんどのエラー訂正プロトコルのフォールトトレランスしきい値よりもかなり低い。
さらに, 最大ゲートエラー確率は, 雑音(2量子ビット)ゲート数に反比例することがわかった。
以上の結果から,現行のゲート型VQEを用いた化学計算は,誤差補正なしでは短期ハードウェア上では成功しない可能性が示唆された。
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