論文の概要: The Bonsai algorithm: grow your own fermion-to-qubit mapping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09731v2
- Date: Tue, 12 Sep 2023 17:49:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-15 19:28:33.056508
- Title: The Bonsai algorithm: grow your own fermion-to-qubit mapping
- Title（参考訳）: Bonsaiアルゴリズム:自作のフェルミオン・ツー・キュービットマッピング
- Authors: Aaron Miller, Zolt\'an Zimbor\'as, Stefan Knecht, Sabrina Maniscalco,
Guillermo Garc\'ia-P\'erez
- Abstract要約: 三次木からのフレキシブルフェルミオン-量子写像を設計するための形式主義を提案する。
我々は、Fock基底状態が量子ビット空間の計算基底状態にマップされることを保証するレシピを導入する。
我々は,IBM量子コンピュータで広く使われているヘキサゴナルトポロジのマッピングを作成することで,このアルゴリズムを説明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7049738935364298
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fermion-to-qubit mappings are used to represent fermionic modes on quantum
computers, an essential first step in many quantum algorithms for electronic
structure calculations. In this work, we present a formalism to design flexible
fermion-to-qubit mappings from ternary trees. We discuss in an intuitive manner
the connection between the generating trees' structure and certain properties
of the resulting mapping, such as Pauli weight and the delocalisation of mode
occupation. Moreover, we introduce a recipe that guarantees Fock basis states
are mapped to computational basis states in qubit space, a desirable property
for many applications in quantum computing. Based on this formalism, we
introduce the Bonsai algorithm, which takes as input the potentially limited
topology of the qubit connectivity of a quantum device and returns a tailored
fermion-to-qubit mapping that reduces the SWAP overhead with respect to other
paradigmatic mappings. We illustrate the algorithm by producing mappings for
the heavy-hexagon topology widely used in IBM quantum computers. The resulting
mappings have a favourable Pauli weight scaling $\mathcal{O}(\sqrt{N})$ on this
connectivity, while ensuring that no SWAP gates are necessary for single
excitation operations.
- Abstract（参考訳）: フェルミオン-量子ビットマッピングは、電子構造計算のための多くの量子アルゴリズムにおいて重要な第一歩である量子コンピュータ上のフェルミオンモードを表現するために用いられる。
本稿では,三元木からのフレキシブルなフェルミオンから量子ビットへのマッピングを設計するための形式的手法を提案する。
本研究では,木構造の生成と,パウリ重みやモード占有の非局在化といったマッピングの特定の性質との関係を直感的に議論する。
さらに,fock基底状態が量子ビット空間内の計算基底状態にマッピングされることを保証するレシピを導入する。
この定式化に基づいて、量子デバイスの量子ビット接続の潜在的に制限されたトポロジを入力として、他のパラダイムマッピングに関してSWAPオーバーヘッドを低減するように調整されたフェルミオン-量子ビットマッピングを返すボンサイアルゴリズムを導入する。
我々は,IBM量子コンピュータで広く使われているヘキサゴナルトポロジのマッピングを作成した。
結果として得られる写像は、この接続性についてpauli weight scaling $\mathcal{o}(\sqrt{n})$を持つが、単一の励起操作にはスワップゲートが不要である。
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