論文の概要: A study of the pulse-based variational quantum eigensolver on
cross-resonance based hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.02410v1
- Date: Sat, 4 Mar 2023 13:01:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-07 19:45:24.115611
- Title: A study of the pulse-based variational quantum eigensolver on
cross-resonance based hardware
- Title（参考訳）: クロス共振型ハードウェアを用いたパルス型変分量子固有解法に関する研究
- Authors: Daniel J. Egger, Chiara Capecci, Bibek Pokharel, Panagiotis Kl.
Barkoutsos, Laurin E. Fischer, Leonardo Guidoni, and Ivano Tavernelli
- Abstract要約: 最先端のノイズの多いデジタル量子コンピュータは、短距離量子回路しか実行できない。
変分アルゴリズムは、ノイズの多い量子コンピュータの可能性を解き放つための有望なルートである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.549690036417587
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: State-of-the-art noisy digital quantum computers can only execute short-depth
quantum circuits. Variational algorithms are a promising route to unlock the
potential of noisy quantum computers since the depth of the corresponding
circuits can be kept well below hardware-imposed limits. Typically, the
variational parameters correspond to virtual $R_Z$ gate angles, implemented by
phase changes of calibrated pulses. By encoding the variational parameters
directly as hardware pulse amplitudes and durations we succeed in further
shortening the pulse schedule and overall circuit duration. This decreases the
impact of qubit decoherence and gate noise. As a demonstration, we apply our
pulse-based variational algorithm to the calculation of the ground state of
different hydrogen-based molecules (H$_2$, H$_3$ and H$_4$) using IBM
cross-resonance-based hardware. We observe a reduction in schedule duration of
up to $5\times$ compared to CNOT-based Ans\"atze, while also reducing the
measured energy. In particular, we observe a sizable improvement of the minimal
energy configuration of H$_3$ compared to a CNOT-based variational form.
Finally, we discuss possible future developments including error mitigation
schemes and schedule optimizations, which will enable further improvements of
our approach paving the way towards the simulation of larger systems on noisy
quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 最先端のノイズの多いデジタル量子コンピュータは、短距離量子回路しか実行できない。
変分アルゴリズムは、対応する回路の深さがハードウェアが想定する限界よりかなり低いため、ノイズの多い量子コンピュータのポテンシャルを解き放つための有望な経路である。
通常、変動パラメータは、キャリブレーションパルスの位相変化によって実装される仮想$r_z$ゲートアングルに対応する。
変動パラメータをハードウェアパルスの振幅と持続時間に直接エンコードすることで、パルススケジュールと回路全体の持続時間をさらに短縮することに成功した。
これにより、クビットデコヒーレンスとゲートノイズの影響が減少する。
実演として,ibmのクロス共振型ハードウェアを用いて,異なる水素系分子(h$_2$,h$_3$,h$_4$)の基底状態の計算にパルス型変分アルゴリズムを適用した。
我々は,cnot ベースの ans\"atze と比較して,最大 5\times$ のスケジュール期間の削減と,測定エネルギーの削減を観測した。
特に, H$_3$ の最小エネルギー構成を CNOT ベースの変分形式と比較すると, 大幅な改善が見られた。
最後に,ノイズの多い量子デバイス上での大規模システムのシミュレーションに向けてのアプローチをさらに改善するための,エラー軽減スキームやスケジュール最適化などの今後の展開について論じる。
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