論文の概要: Variational Quantum Time Evolution without the Quantum Geometric Tensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.12839v3
• Date: Mon, 7 Aug 2023 12:52:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-08 23:28:02.349681
• Title: Variational Quantum Time Evolution without the Quantum Geometric Tensor
• Title（参考訳）: 量子幾何学的テンソルを持たない変分量子時間進化
• Authors: Julien Gacon, Jannes Nys, Riccardo Rossi, Stefan Woerner, Giuseppe Carleo
• Abstract要約: 変動量子時間進化は、短期デバイスにとって有望な候補である。 提案アルゴリズムは,標準的な変動量子時間進化アルゴリズムのコストのごく一部で,システムダイナミクスを正確に再現することを示す。 量子想像時間進化の応用として、ハイゼンベルクモデルの熱力学的観測可能(サイトごとのエネルギー)を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6562256987706128
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The real- and imaginary-time evolution of quantum states are powerful tools in physics, chemistry, and beyond, to investigate quantum dynamics, prepare ground states or calculate thermodynamic observables. On near-term devices, variational quantum time evolution is a promising candidate for these tasks, as the required circuit model can be tailored to trade off available device capabilities and approximation accuracy. However, even if the circuits can be reliably executed, variational quantum time evolution algorithms quickly become infeasible for relevant system sizes due to the calculation of the Quantum Geometric Tensor (QGT). In this work, we propose a solution to this scaling problem by leveraging a dual formulation that circumvents the explicit evaluation of the QGT. We demonstrate our algorithm for the time evolution of the Heisenberg Hamiltonian and show that it accurately reproduces the system dynamics at a fraction of the cost of standard variational quantum time evolution algorithms. As an application of quantum imaginary-time evolution, we calculate a thermodynamic observable, the energy per site, of the Heisenberg model.
• Abstract（参考訳）: 量子状態のリアルタイムおよび想像的進化は、量子力学の研究、基底状態の作成、熱力学的観測値の計算など、物理学、化学などにおける強力なツールである。 短期的デバイスでは、変動量子時間発展はこれらのタスクの有望な候補であり、必要な回路モデルによって利用可能なデバイスの能力と近似精度をトレードオフすることができる。 しかし、回路を確実に実行できたとしても、量子幾何テンソル(QGT)の計算により、変動量子時間進化アルゴリズムは、関連するシステムサイズに対してすぐに実現不可能となる。 本稿では,QGTの明示的な評価を回避できる2つの定式化を利用して,このスケーリング問題の解を提案する。 ハイゼンベルク・ハミルトニアンの時間進化のアルゴリズムを実証し、標準的な変分量子時間進化アルゴリズムのコストのごく一部で系の力学を正確に再現することを示した。 量子想像時間進化の応用として、ハイゼンベルクモデルの熱力学的観測可能(サイトごとのエネルギー)を計算する。

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