論文の概要: Riemannian quantum circuit optimization for Hamiltonian simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07556v2
- Date: Sat, 25 Nov 2023 22:53:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-30 17:02:10.206001
- Title: Riemannian quantum circuit optimization for Hamiltonian simulation
- Title（参考訳）: リーマン量子回路最適化によるハミルトンシミュレーション
- Authors: Ayse Kotil, Rahul Banerjee, Qunsheng Huang, Christian B. Mendl
- Abstract要約: ハミルトンシミュレーションは量子コンピューティングの自然な応用である。
翻訳不変系では、そのような回路トポロジのゲートは古典的なコンピュータでさらに最適化することができる。
一次元格子上のイジングとハイゼンベルクのモデルに対して、我々は桁違いの精度の向上を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1227079314039057
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hamiltonian simulation, i.e., simulating the real time evolution of a target
quantum system, is a natural application of quantum computing. Trotter-Suzuki
splitting methods can generate corresponding quantum circuits; however, a
faithful approximation can lead to relatively deep circuits. Here we start from
the insight that for translation invariant systems, the gates in such circuit
topologies can be further optimized on classical computers to decrease the
circuit depth and/or increase the accuracy. We employ tensor network techniques
and devise a method based on the Riemannian trust-region algorithm on the
unitary matrix manifold for this purpose. For the Ising and Heisenberg models
on a one-dimensional lattice, we achieve orders of magnitude accuracy
improvements compared to fourth-order splitting methods. The optimized circuits
could also be of practical use for the time-evolving block decimation (TEBD)
algorithm.
- Abstract（参考訳）: ハミルトンシミュレーション、すなわち、ターゲット量子システムのリアルタイム進化をシミュレーションすることは、量子コンピューティングの自然な応用である。
トロッタースズキ分割法は対応する量子回路を生成することができるが、忠実な近似は比較的深い回路につながる。
ここでは、変換不変系の場合、そのような回路トポロジのゲートを古典的なコンピュータに最適化して回路深さを減らし、精度を向上できるという知見から始める。
本研究ではテンソルネットワーク手法を用いて,ユニタリ行列多様体上のリーマン信頼領域アルゴリズムに基づく手法を考案する。
一次元格子上のIsingとHeisenbergのモデルでは、4階分割法に比べて精度が大幅に向上する。
最適化された回路は、時間進化ブロックデシミテーション(TEBD)アルゴリズムにも実用的に利用できる。
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