論文の概要: Partitioning Quantum Chemistry Simulations with Clifford Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01221v2
- Date: Thu, 20 Jul 2023 19:40:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-24 16:19:58.748791
- Title: Partitioning Quantum Chemistry Simulations with Clifford Circuits
- Title（参考訳）: クリフォード回路を用いた分割量子化学シミュレーション
- Authors: Philipp Schleich, Joseph Boen, Lukasz Cincio, Abhinav Anand, Jakob S.
Kottmann, Sergei Tretiak, Pavel A. Dub, Al\'an Aspuru-Guzik
- Abstract要約: 現在の量子コンピューティングハードウェアは、少数でノイズの多い量子ビットの可用性によって制限されている。
量子回路の枠組みに留まりながら,古典的および近古典的処理の限界について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0286890995028481
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Current quantum computing hardware is restricted by the availability of only
few, noisy qubits which limits the investigation of larger, more complex
molecules in quantum chemistry calculations on quantum computers in the
near-term. In this work, we investigate the limits of their classical and
near-classical treatment while staying within the framework of quantum circuits
and the variational quantum eigensolver. To this end, we consider naive and
physically motivated, classically efficient product ansatz for the parametrized
wavefunction adapting the separable pair ansatz form. We combine it with
post-treatment to account for interactions between subsystems originating from
this ansatz. The classical treatment is given by another quantum circuit that
has support between the enforced subsystems and is folded into the Hamiltonian.
To avoid an exponential increase in the number of Hamiltonian terms, the
entangling operations are constructed from purely Clifford or near-Clifford
circuits. While Clifford circuits can be simulated efficiently classically,
they are not universal. In order to account for missing expressibility,
near-Clifford circuits with only few, selected non-Clifford gates are employed.
The exact circuit structure to achieve this objective is molecule-dependent and
is constructed using simulated annealing and genetic algorithms. We demonstrate
our approach on a set of molecules of interest and investigate the extent of
our methodology's reach. Empirical validation of our approach using numerical
simulations shows a reduction of the qubit count of up to a 50\% at a similar
accuracy as compared to the separable-pair ansatz.
- Abstract（参考訳）: 現在の量子コンピューティングハードウェアは、量子コンピュータ上での量子化学計算において、より大きく複雑な分子の研究を短期的に制限するわずかなノイズ量子ビットの可用性によって制限されている。
本研究では,量子回路と変分量子固有解器の枠組みに留まりながら,古典的および近古典的処理の限界について検討する。
この目的のために,分離可能なペア ansatz 形式を適応させたパラメトリズド波動関数に対して,naive と physical に動機づけられ,古典的に効率的な積 ansatz を考える。
このアンサッツから派生したサブシステム間の相互作用を考慮した後処理と組み合わせる。
古典的処理は、強制されたサブシステム間の支持を持ち、ハミルトニアンに折り畳まれる別の量子回路によって与えられる。
ハミルトン項の数が指数関数的に増加するのを避けるために、エンタングリング演算は純粋にクリフォード回路または近クリフォード回路から構成される。
クリフォード回路は古典的に効率的にシミュレートできるが、それらは普遍的ではない。
表現性の欠如を考慮し、選択された非クリフォードゲートの少ない近クリフォード回路を用いる。
この目的を達成するための正確な回路構造は分子に依存し、シミュレートアニーリングと遺伝的アルゴリズムを用いて構築される。
関心の分子の集合に対する我々のアプローチを実証し、方法論の到達範囲について検討する。
本手法の数値シミュレーションによる実証的検証により, 分離可能なペア・アンサッツと比較して, 最大50\%の量子ビット数の減少が確認された。
関連論文リスト
- Disentangling unitary dynamics with classically simulable quantum circuits [0.0]
我々は量子回路とハミルトン力学の両方を研究する。
パウリ作用素の期待は、深いクリフォード回路でも効率的にシミュレートできる。
ハミルトニアン力学では、古典的なシミュレーションが一般化して非効率になる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-11T17:18:26Z) - QuCLEAR: Clifford Extraction and Absorption for Significant Reduction in Quantum Circuit Size [8.043057448895343]
現在利用可能な量子デバイスは、実行された量子回路の忠実さを低下させるノイズの多い量子ゲートに悩まされている。
本稿では,量子回路の最適化を目的としたコンパイルフレームワークQuCLEARを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-23T18:03:57Z) - Characterizing randomness in parameterized quantum circuits through expressibility and average entanglement [39.58317527488534]
量子回路(PQC)は、その主応用の範囲外ではまだ完全には理解されていない。
我々は、量子ビット接続性に関する制約の下で、PQCにおけるランダム状態の生成を分析する。
生成した状態の分布の均一性の増加と絡み合いの発生との間には,どれだけ急激な関係があるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-03T17:32:55Z) - Simulation of IBM's kicked Ising experiment with Projected Entangled
Pair Operator [71.10376783074766]
我々は最近,誤りを軽減した量子回路を用いてエミュレートされた127量子ビットキックド・イジングモデルの古典的シミュレーションを行った。
提案手法はハイゼンベルク図の射影的絡み合ったペア作用素(PEPO)に基づいている。
我々はクリフォード展開理論を開発し、正確な期待値を計算し、それらをアルゴリズムの評価に利用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-06T10:24:23Z) - Towards chemical accuracy with shallow quantum circuits: A
Clifford-based Hamiltonian engineering approach [0.0]
我々は、回路深さと精度のトレードオフに対処するクリフォードに基づくハミルトン工学アルゴリズム、すなわちCHEMを提案する。
量子ハードウェアエミュレータを用いたアプローチの有効性を実証し,30量子ゲート未満の12量子ビットのシステムに対して化学的精度を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-21T06:49:56Z) - Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation
theory [0.0]
クリフォードゲートと非クリフォードパウリ回転からなる回路の期待値問題を考える。
ハイゼンベルク図形の指数関数的に増大するパウリ項の和の切り離しに基づく摂動的アプローチを導入する。
その結果、この体系的に即効性のある摂動法は、大きな近クリフォード回路の期待値を近似する正確な方法の代替となる可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-07T21:42:10Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - An Algebraic Quantum Circuit Compression Algorithm for Hamiltonian
Simulation [55.41644538483948]
現在の世代のノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(NISQ)は、チップサイズとエラー率に大きく制限されている。
我々は、自由フェルミオンとして知られる特定のスピンハミルトニアンをシミュレーションするために、量子回路を効率よく圧縮するために局所化回路変換を導出する。
提案した数値回路圧縮アルゴリズムは、後方安定に動作し、$mathcalO(103)$スピンを超える回路合成を可能にするスピンの数で3次スケールする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:03Z) - Computing molecular excited states on a D-Wave quantum annealer [52.5289706853773]
分子系の励起電子状態の計算にD波量子アニールを用いることを実証する。
これらのシミュレーションは、太陽光発電、半導体技術、ナノサイエンスなど、いくつかの分野で重要な役割を果たしている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-01T01:02:17Z) - Gate-free state preparation for fast variational quantum eigensolver
simulations: ctrl-VQE [0.0]
VQEは現在、短期量子コンピュータ上で電子構造問題を解決するためのフラッグシップアルゴリズムである。
本稿では、状態準備に使用される量子回路を完全に取り除き、量子制御ルーチンに置き換える代替アルゴリズムを提案する。
VQEと同様に、最適化された目的関数は、量子ビットマップされた分子ハミルトニアンの期待値である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-10T17:53:09Z) - Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum
Computer Using Inherent Qubit Decoherence [53.20999552522241]
我々は,実世界の量子システムの振舞いをシミュレーションする資源として,キュービットデコヒーレンスを活用することを目指している。
熱緩和を行うための3つの方法を提案する。
結果,実験データ,理論的予測との間には,良好な一致が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-03T11:48:11Z)
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。