論文の概要: Efficient Quantum Simulation of Electron-Phonon Systems by Variational Basis State Encoder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.01442v2
• Date: Wed, 3 May 2023 08:02:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-04 18:13:41.431242
• Title: Efficient Quantum Simulation of Electron-Phonon Systems by Variational Basis State Encoder
• Title（参考訳）: 変分基底状態エンコーダによる電子フォノン系の効率的な量子シミュレーション
• Authors: Weitang Li, Jiajun Ren, Sainan Huai, Tianqi Cai, Zhigang Shuai, Shengyu Zhang
• Abstract要約: 電子フォノン系のデジタル量子シミュレーションでは、無限のフォノン準位をN$基底状態に切り詰める必要がある。 量子ビット数と量子ゲート数のスケーリングを削減できる変分基底状態符号化アルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.497706003633391
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Digital quantum simulation of electron-phonon systems requires truncating infinite phonon levels into $N$ basis states and then encoding them with qubit computational basis. Unary encoding and the more compact binary/Gray encoding are the two most representative encoding schemes, which demand $\mathcal{O}(N)$ and $\mathcal{O}(\log{N})$ qubits as well as $\mathcal{O}(N)$ and $\mathcal{O}(N\log{N})$ quantum gates respectively. In this work, we propose a variational basis state encoding algorithm that reduces the scaling of the number of qubits and quantum gates to both $\mathcal{O}(1)$ for systems obeying the area law of entanglement entropy. The cost for the scaling reduction is a constant amount of additional measurement. The accuracy and efficiency of the approach are verified by both numerical simulation and realistic quantum hardware experiments. In particular, we find using one or two qubits for each phonon mode is sufficient to produce quantitatively correct results across weak and strong coupling regimes. Our approach paves the way for practical quantum simulation of electron-phonon systems on both near-term hardware and error-corrected quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 電子フォノン系のデジタル量子シミュレーションでは、無限フォノン準位をn$基底状態に切り換え、量子ビット計算基底でエンコードする必要がある。 ユニタリ符号化とよりコンパクトなバイナリ/Gray符号化は、それぞれ$\mathcal{O}(N)$と$\mathcal{O}(\log{N})$ qubitsと$\mathcal{O}(N)$と$\mathcal{O}(N\log{N})$量子ゲートを要求する2つの最も代表的な符号化スキームである。 本研究では,エンタングルメントエントロピーの領域法則に従うシステムに対して,量子ビット数と量子ゲート数のスケーリングを$\mathcal{O}(1)$に削減する変動基底状態符号化アルゴリズムを提案する。 スケーリング削減のコストは、付加的な測定の一定量である。 このアプローチの精度と効率は、数値シミュレーションと現実的な量子ハードウェア実験の両方によって検証される。 特に、各フォノンモードに1つまたは2つの量子ビットを用いると、弱い結合状態と強い結合状態にまたがって定量的に正しい結果が得られる。 提案手法は,短期ハードウェアおよび誤り訂正量子コンピュータ上での電子フォノンシステムの実用的な量子シミュレーション手法である。

関連論文リスト

• Hybrid Oscillator-Qubit Quantum Processors: Simulating Fermions, Bosons, and Gauge Fields [31.51988323782987]
  我々は,強い相関を持つフェルミオンとボソンの量子シミュレーションのためのハイブリッド発振器量子ビットプロセッサフレームワークを開発した。 この枠組みは、ベーカー・カンベル・ハウスドルフの公式に基づく近似法と同様に、粒子相互作用の正確な分解を与える。 我々の研究は超伝導ハードウェアの実装に焦点を当てているが、我々のフレームワークはトラップされたイオンや中性原子ハードウェアにも使用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-05T17:58:20Z)
• High-Entanglement Capabilities for Variational Quantum Algorithms: The Poisson Equation Case [0.07366405857677226]
  本研究は、IonQ Aria量子コンピュータ機能を利用した問題解決を試みる。 本稿では,2ビットあるいは3ビットのエンタングルメントゲートに基づく離散方程式行列 (DPEM) の分解を提案し,システムサイズに関して$O(1)$の項を持つことを示した。 我々はまた、量子アンサッツのパラメータ空間を小さくし、解を見つけるのに十分な表現性を維持しながら、Globally-Entangling Ansatzを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-14T16:16:50Z)
• Hybrid Quantum-Classical Scheduling for Accelerating Neural Network Training with Newton's Gradient Descent [37.59299233291882]
  本稿では,ニュートンのGDを用いたニューラルネットワークトレーニングの高速化を目的とした,ハイブリッド量子古典スケジューラQ-Newtonを提案する。 Q-Newtonは量子と古典的な線形解法を協調する合理化スケジューリングモジュールを使用している。 評価の結果,Q-Newtonは一般的な量子機械と比較してトレーニング時間を大幅に短縮できる可能性が示された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-30T23:55:03Z)
• Towards large-scale quantum optimization solvers with few qubits [59.63282173947468]
  我々は、$m=mathcalO(nk)$バイナリ変数を$n$ qubitsだけを使って最適化するために、$k>1$で可変量子ソルバを導入する。 我々は,特定の量子ビット効率の符号化が,バレン高原の超ポリノミウム緩和を内蔵特徴としてもたらすことを解析的に証明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-17T18:59:38Z)
• Improving Quantum Simulation Efficiency of Final State Radiation with Dynamic Quantum Circuits [1.3375143521862154]
  我々は、QPSアルゴリズムのスケーリングを改善するために、動的量子コンピューティングと呼ばれる新しい量子ハードウェア機能を活用している。 量子パートンシャワー回路を改良し、古典情報に基づく中周期キュービット計測、リセット、量子演算を取り入れた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-18T15:31:19Z)
• Quantum algorithms for grid-based variational time evolution [36.136619420474766]
  本稿では,第1量子化における量子力学の実行のための変分量子アルゴリズムを提案する。 シミュレーションでは,従来観測されていた変動時間伝播手法の数値不安定性を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-04T19:00:45Z)
• Quantum State Preparation with Optimal Circuit Depth: Implementations and Applications [10.436969366019015]
  我々は、$Theta(n)$-depth回路は、$O(ndlog d)$ acillary qubitsを持つ$Theta(log(nd))で作成可能であることを示す。 我々は、ハミルトンシミュレーション、方程式の線形系解法、量子ランダムアクセスメモリの実現など、異なる量子コンピューティングタスクにおける結果の適用について論じる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-27T13:16:30Z)
• Halving the cost of quantum multiplexed rotations [0.0]
  我々は、$c$制御を持つ多重量子ゲートの$b$-bit近似に必要な$T$ゲートの数を改善する。 以上の結果から,2要素あるいはテンソルハイパーコントラクション表現の量子化に基づく最先端電子構造シミュレーションのコストを約半分に抑えることができた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-26T06:49:44Z)
• Qubit-efficient encoding scheme for quantum simulations of electronic structure [5.16230883032882]
  量子コンピュータ上の電子構造をシミュレーションするには、フェルミオン系を量子ビットに符号化する必要がある。 必要条件や対称性を満たす構成の個数において、キュービット数のみを対数化することを要求するキュービット効率の符号化方式を提案する。 提案手法と結果から, 雑音型中間スケール量子 (NISQ) 時代の大規模分子系に対する量子シミュレーションの実現可能性を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-08T13:20:18Z)
• Quantum Gram-Schmidt Processes and Their Application to Efficient State Read-out for Quantum Algorithms [87.04438831673063]
  本稿では、生成した状態の古典的ベクトル形式を生成する効率的な読み出しプロトコルを提案する。 我々のプロトコルは、出力状態が入力行列の行空間にある場合に適合する。 我々の技術ツールの1つは、Gram-Schmidt正則手順を実行するための効率的な量子アルゴリズムである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-14T11:05:26Z)
• Quantum Algorithms for Simulating the Lattice Schwinger Model [63.18141027763459]
  NISQとフォールトトレラントの両方の設定で格子シュウィンガーモデルをシミュレートするために、スケーラブルで明示的なデジタル量子アルゴリズムを提供する。 格子単位において、結合定数$x-1/2$と電場カットオフ$x-1/2Lambda$を持つ$N/2$物理サイト上のシュウィンガーモデルを求める。 NISQと耐故障性の両方でコストがかかるオブザーバブルを、単純なオブザーバブルとして推定し、平均ペア密度を推定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-02-25T19:18:36Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。