論文の概要: Computation of Green's function by local variational quantum compilation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.15667v1
- Date: Tue, 28 Mar 2023 01:23:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 16:50:04.457607
- Title: Computation of Green's function by local variational quantum compilation
- Title（参考訳）: 局所変分量子コンパイルによるグリーン関数の計算
- Authors: Shota Kanasugi, Shoichiro Tsutsui, Yuya O. Nakagawa, Kazunori
Maruyama, Hirotaka Oshima, Shintaro Sato
- Abstract要約: 本稿では,局所変分量子コンパイルアルゴリズムに基づく実時間グリーン関数の効率的な計算法を提案する。
提案手法では,グリーン関数を計算するために浅い量子回路が必要であり,短期雑音の中間スケールと長期故障耐性の量子コンピュータの両方で利用することができる。
- 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: Computation of the Green's function is crucial to study the properties of
quantum many-body systems such as strongly correlated systems. Although the
high-precision calculation of the Green's function is a notoriously challenging
task on classical computers, the development of quantum computers may enable us
to compute the Green's function with high accuracy even for
classically-intractable large-scale systems. Here, we propose an efficient
method to compute the real-time Green's function based on the local variational
quantum compilation (LVQC) algorithm, which simulates the time evolution of a
large-scale quantum system using a low-depth quantum circuit constructed
through optimization on a smaller-size subsystem. Our method requires shallow
quantum circuits to calculate the Green's function and can be utilized on both
near-term noisy intermediate-scale and long-term fault-tolerant quantum
computers depending on the computational resources we have. We perform a
numerical simulation of the Green's function for the one- and two-dimensional
Fermi-Hubbard model up to $4\times4$ sites lattice (32 qubits) and demonstrate
the validity of our protocol compared to a standard method based on the Trotter
decomposition. We finally present a detailed estimation of the gate count for
the large-scale Fermi-Hubbard model, which also illustrates the advantage of
our method over the Trotter decomposition.
- Abstract（参考訳）: グリーン関数の計算は、強い相関系のような量子多体系の性質を研究するために重要である。
グリーン関数の高精度な計算は古典的コンピュータでは非常に難しい作業であるが、量子コンピュータの開発により、古典的でない大規模システムでもグリーン関数を高い精度で計算できる可能性がある。
本稿では,小型サブシステムの最適化によって構築された低深度量子回路を用いて,大規模量子システムの時間発展をシミュレートする局所変分量子コンパイル(LVQC)アルゴリズムに基づく実時間グリーン関数の効率的な計算法を提案する。
提案手法では,グリーン関数の計算に浅部量子回路が必要であり,計算資源に依存して,短期雑音や長期故障耐性の量子コンピュータに利用することができる。
本研究では, 1 次元および 2 次元フェルミ・ハバードモデルのグリーン関数を最大 4\times4$ site lattice (32 qubits) まで数値シミュレーションし,トロッター分解に基づく標準法と比較し,プロトコルの有効性を示す。
最後に,大規模Fermi-Hubbardモデルに対するゲート数を詳細に推定し,トロッター分解に対する手法の利点を示す。
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