論文の概要: Quantum computing quantum Monte Carlo with hybrid tensor network for
electronic structure calculations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.18095v2
- Date: Wed, 4 Oct 2023 14:03:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 22:22:40.866928
- Title: Quantum computing quantum Monte Carlo with hybrid tensor network for
electronic structure calculations
- Title（参考訳）: 電子構造計算のためのハイブリッドテンソルネットワークを用いた量子計算量子モンテカルロ
- Authors: Shu Kanno, Hajime Nakamura, Takao Kobayashi, Shigeki Gocho, Miho
Hatanaka, Naoki Yamamoto, Qi Gao
- Abstract要約: 量子計算量子モンテカルロ (QC-QMC) は、変分量子固有解法 (VQE) のような量子アルゴリズムと組み合わせることができるアルゴリズムである。
本稿では,QC-QMCとハイブリッドテンソルネットワーク(HTN)を組み合わせるアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.825516831219979
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum computing quantum Monte Carlo (QC-QMC) is an algorithm that can be
combined with quantum algorithms such as variational quantum eigensolver (VQE)
to obtain the ground state with higher accuracy than either VQE or QMC alone.
Here we propose an algorithm combining QC-QMC with hybrid tensor network (HTN)
to extend the applicability of QC-QMC for the system beyond the size of a
single quantum device, called HTN+QMC. For HTN in a two-layer quantum-quantum
tree tensor, HTN+QMC for an $O(n^2)$-qubit trial wave function can be executed
by using only a $n$-qubit device excluding ancilla qubits. Our algorithm is
evaluated on the Heisenberg chain model, the graphite-based Hubbard model, the
hydrogen plane model, and MonoArylBiImidazole using full configuration
interaction QMC. We found that the algorithm can achieve energy accuracy
several orders of magnitude higher than VQE or QMC, and HTN+QMC gives the same
energy accuracy as QC-QMC when the system is appropriately decomposed.
Moreover, we develop a pseudo-Hadamard test technique that enables efficient
overlap calculations between a trial wave function and a standard basis state.
In a real device experiment using the technique, we obtained almost the same
accuracy as the statevector simulator, indicating the noise robustness of
HTN+QMC.
- Abstract（参考訳）: 量子計算量子モンテカルロ(Quantum computing quantum Monte Carlo, QC-QMC)は、変分量子固有解法(VQE)のような量子アルゴリズムと組み合わせて、VQEまたはQMC単独よりも高い精度で基底状態を得るアルゴリズムである。
本稿では,QC-QMCとハイブリッドテンソルネットワーク(HTN)を組み合わせるアルゴリズムを提案する。
2層量子量子木テンソルにおけるHTNの場合、$O(n^2)$-qubitトライアル波動関数のHTN+QMCは、アンシラ量子ビットを除く$n$-qubitデバイスでしか実行できない。
本アルゴリズムは, ハイゼンベルク連鎖モデル, グラファイト系ハバードモデル, 水素平面モデル, およびフル構成相互作用QMCを用いたMonoArylBiImidazoleを用いて評価した。
このアルゴリズムはVQEやQMCよりも数桁高いエネルギー精度を達成でき、HTN+QMCはシステムが適切に分解されたときにQC-QMCと同じエネルギー精度を与える。
さらに,実験波動関数と標準基底状態との重複計算を効率的に行える擬似アダマール試験法を開発した。
本手法を用いて実機実験を行ったところ,HTN+QMCの耐雑音性を示す状態ベクトルシミュレータとほぼ同等の精度が得られた。
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