論文の概要: Sketching phase diagrams using low-depth variational quantum algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.09369v1
• Date: Mon, 23 Jan 2023 11:25:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-24 13:43:46.479432
• Title: Sketching phase diagrams using low-depth variational quantum algorithms
• Title（参考訳）: 低深さ変分量子アルゴリズムを用いたスケッチ位相図
• Authors: Jan Lukas Bosse, Raul Santos and Ashley Montanaro
• Abstract要約: 本稿では,量子コンピュータと変分量子固有解器(VQE)を用いて検討する。 VQEを用いて正確な基底状態を作成するタスクとは対照的に、スケッチフェーズダイアグラムはより少ない量子リソースと精度を必要とする。 VQEが生成した状態を用いて,位相遷移の位置を妥当な精度で予測できることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04297070083645048
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mapping out phase diagrams of quantum systems using classical simulations can be challenging or intractable due to the computational resources required to simulate even small quantum systems far away from the thermodynamic limit. We investigate using quantum computers and the Variational Quantum Eigensolver (VQE) for this task. In contrast to the task of preparing the exact ground state using VQE, sketching phase diagrams might require less quantum resources and accuracy, because low fidelity approximations to the ground state may be enough to correctly identify different phases. We used classical numerical simulations of low-depth VQE circuits to compute order parameters for four well-studied spin and fermion models which represent a mix of 1D and 2D, and exactly-solvable and classically hard systems. We find that it is possible to predict the location of phase transitions up to reasonable accuracy using states produced by VQE even when their overlap with the true ground state is small. Further, we introduce a model-agnostic predictor of phase transitions based on the speed with which the VQE energy improves with respect to the circuit depth, and find that in some cases this is also able to predict phase transitions.
• Abstract（参考訳）: 古典的シミュレーションを用いた量子システムの位相図のマッピングは、熱力学的限界から遠く離れた小さな量子系をシミュレートするのに必要な計算資源のために困難または難解である。 本稿では,量子コンピュータと変分量子固有解法(vqe)を用いて検討する。 VQEを用いて正確な基底状態を作成するタスクとは対照的に、スケッチ相図は異なる位相を正確に識別するのに十分な密度の低い基底状態への近似を必要とするため、量子資源と精度が低い。 低深度VQE回路の古典的数値シミュレーションを用いて、1Dと2Dの混合を表す4つのよく研究されたスピンおよびフェルミオンモデルの秩序パラメータと、正確に解ける古典的ハードシステムの秩序パラメータを計算した。 真の基底状態との重なり合いが小さい場合でも,VQEが生成した状態を用いて,位相遷移の位置を妥当な精度で予測することが可能である。 さらに,vqeエネルギーが回路深度に対して向上する速度に基づいて,相転移のモデル非依存予測器を導入することにより,相転移の予測も可能となる。

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