論文の概要: Shallow quantum circuits for efficient preparation of Slater
determinants and correlated states on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.07477v2
- Date: Thu, 19 Jan 2023 01:37:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 11:25:14.221370
- Title: Shallow quantum circuits for efficient preparation of Slater
determinants and correlated states on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上のスレーター行列式と相関状態の効率的な調製のための浅量子回路
- Authors: Chong Hian Chee, Daniel Leykam, Adrian M. Mak, Dimitris G. Angelakis
- Abstract要約: 量子化学のための多くの量子アルゴリズムにおいて、量子アンサーゼの生成は必須条件である。
本稿では,データローディング方式にインスパイアされたフェミオンアンザッツ状態生成のための代替パラダイムを提案する。
我々のアプローチは、より浅いがスケーラブルな$O(dlog2 N)$ 2-qubitのゲート深さを$d$-fermion Slater行列式と相関状態で生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Preparing quantum ansatzes is a necessary prerequisite in many quantum
algorithms for quantum chemistry such as the variational quantum eigensolver.
Widely-used ansatzes including the Slater determinants and Unitary Coupled
Cluster, employ parameterized fermionic excitation gates, with the latter
resulting in deep quantum circuits that scale at least polynomially with the
system size $N$. Here we propose an alternate paradigm for fermionic ansatz
state preparation inspired by data-loading circuits methods developed for
quantum machine learning. Our approach provides a shallower, yet scalable
$O(d\log^2 N)$ two-qubit gate depth preparation of $d$-fermion Slater
determinants and correlated states, a subexponential improvement in gate depth
over existing approaches. This is particularly important as it can be
implemented on planar architectures without qubit swapping overheads, thereby
enabling the use of larger basis sets needed for high-precision quantum
chemistry studies on near-term quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 量子アンサーゼの調製は、変分量子固有解法のような多くの量子化学において必要不可欠である。
スレーター行列式やユニタリ結合型クラスターを含む広く使われているアンサットは、パラメータ化されたフェルミイオン励起ゲートを採用しており、後者はシステムサイズ$n$で少なくとも多項式スケールの深い量子回路となる。
本稿では,量子機械学習のために開発されたデータローディング回路法に触発されたフェルミオンアンサッツ状態生成のための代替パラダイムを提案する。
提案手法は,d$-fermion slater 行列式と相関状態の,より浅くスケーラブルでスケーラブルな$o(d\log^2 n)$ 2-qubit ゲート深さ合成を提供する。
これは、キュービットスワップオーバーヘッドなしに平面アーキテクチャ上で実装できるため、短期量子デバイスにおける高精度量子化学研究に必要なより大きな基底セットの使用を可能にするため、特に重要である。
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