論文の概要: Measurement optimization techniques for excited electronic states in
near-term quantum computing algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.11421v1
- Date: Wed, 22 Feb 2023 14:58:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-23 14:55:45.744717
- Title: Measurement optimization techniques for excited electronic states in
near-term quantum computing algorithms
- Title（参考訳）: 短期量子コンピューティングアルゴリズムにおける励起電子状態の測定最適化手法
- Authors: Seonghoon Choi and Artur F. Izmaylov
- Abstract要約: 我々は、多状態収縮と量子部分空間展開という2つの広く使われている励起状態VQEアルゴリズムに様々な測定手法を適用した。
多状態収縮の最良の方法は、測定回数を最小限に抑えるためにハミルトンデータと波動関数情報を利用する方法である。
- 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: The variational quantum eigensolver (VQE) remains one of the most popular
near-term quantum algorithms for solving the electronic structure problem. Yet,
for its practicality, the main challenge to overcome is improving the quantum
measurement efficiency. Numerous quantum measurement techniques have been
developed recently, but it is unclear how these state-of-the-art measurement
techniques will perform in extensions of VQE for obtaining excited electronic
states. Assessing the measurement techniques' performance in the excited state
VQE is crucial because the measurement requirements in these extensions are
typically much greater than in conventional VQE, as one must measure the
expectation value of multiple observables in addition to that of the electronic
Hamiltonian. Here, we adapt various measurement techniques to two widely used
excited state VQE algorithms: multi-state contraction and quantum subspace
expansion. Then, the measurement requirements of each measurement technique are
numerically compared. We find that the best methods for multi-state contraction
are ones utilizing Hamiltonian data and wavefunction information to minimize
the number of measurements. In contrast, randomized measurement techniques are
more appropriate for quantum subspace expansion, with many more observables of
vastly different energy scales to measure. Nevertheless, when the best possible
measurement technique for each excited state VQE algorithm is considered,
significantly fewer measurements are required in multi-state contraction than
in quantum subspace expansion.
- Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、電子構造問題を解くための最も一般的な短期量子アルゴリズムの1つである。
しかし、その実用性において、克服する主な課題は量子測定効率を改善することである。
近年、多くの量子計測技術が開発されているが、これらの最先端の計測技術が、励起電子状態を得るためにVQEの拡張でどのように機能するかは不明である。
励起状態 vqe における測定手法の性能評価は、電子ハミルトニアンに加えて複数の観測器の期待値を測定する必要があるため、これらの拡張における測定要求が通常従来の vqe よりもはるかに大きいため重要である。
ここでは、多状態収縮と量子部分空間展開という2つの広く使われている励起状態VQEアルゴリズムに様々な測定手法を適用する。
そして、各測定手法の測定要件を数値的に比較する。
多状態収縮の最良の方法は、測定回数を最小限に抑えるためにハミルトンデータと波動関数情報を利用する方法である。
対照的に、ランダム化測定技術は量子部分空間の膨張に適しており、測定するエネルギースケールがかなり異なる観測可能なものが多い。
それにもかかわらず、各励起状態VQEアルゴリズムの最良の測定手法を考えると、量子部分空間展開よりも多状態収縮において測定が著しく少ない。
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