論文の概要: Anderson impurity solver integrating tensor network methods with quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06587v3
- Date: Mon, 21 Oct 2024 10:12:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-22 13:12:00.901261
- Title: Anderson impurity solver integrating tensor network methods with quantum computing
- Title（参考訳）: テンソルネットワーク法と量子コンピューティングを統合するアンダーソン不純物解法
- Authors: Francois Jamet, Lachlan P. Lindoy, Yannic Rath, Connor Lenihan, Abhishek Agarwal, Enrico Fontana, Fedor Simkovic IV, Baptiste Anselme Martin, Ivan Rungger,
- Abstract要約: アンダーソン不純物モデルの解法として,古典量子と古典量子のハイブリッドアルゴリズムを提案する。
第1ステップは、テンソルネットワーク基底状態を得るために、古典的なコンピュータを用いて実行される。
第2ステップは量子コンピュータ上で実行され、グリーン関数を得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4566498439544306
- License:
- Abstract: Solving the Anderson impurity model typically involves a two-step process, where one first calculates the ground state of the Hamiltonian, and then computes its dynamical properties to obtain the Green's function. Here we propose a hybrid classical/quantum algorithm where the first step is performed using a classical computer to obtain the tensor network ground state as well as its quantum circuit representation, and the second step is executed on the quantum computer to obtain the Green's function. Our algorithm exploits the efficiency of tensor networks for preparing ground states on classical computers, and takes advantage of quantum processors for the evaluation of the time evolution, which can become intractable on classical computers. We demonstrate the algorithm using 24 qubits on a quantum computing emulator for SrVO$_3$ with a multi-orbital Anderson impurity model within the dynamical mean field theory. The tensor network based ground state quantum circuit preparation algorithm can also be performed for up to 60 qubits with our available computing resources, while the state vector emulation of the quantum algorithm for time evolution is beyond what is accessible with such resources. We show that, provided the tensor network calculation is able to accurately obtain the ground state energy, this scheme does not require a perfect reproduction of the ground state wave function on the quantum circuit to give an accurate Green's function. This hybrid approach may lead to quantum advantage in materials simulations where the ground state can be computed classically, but where the dynamical properties cannot.
- Abstract（参考訳）: アンダーソンの不純物モデルの解法は典型的には2段階の過程を伴い、まずハミルトニアン基底状態を計算し、次にその力学特性を計算してグリーン関数を得る。
本稿では,古典的計算機を用いて第1ステップを実行してテンソルネットワーク基底状態と量子回路表現を取得し,第2ステップを量子コンピュータ上で実行してグリーン関数を得るハイブリッド古典量子アルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは,従来のコンピュータ上での基底状態作成のためのテンソルネットワークの効率を生かし,量子プロセッサを活用して,従来のコンピュータでは難易度の高い時間進化の評価を行う。
我々は,SrVO$_3$の量子計算エミュレータ上で24量子ビットを用いたアルゴリズムを,力学平均場理論におけるマルチオービタルアンダーソン不純物モデルを用いて実証した。
テンソルネットワークに基づく基底状態量子回路準備アルゴリズムは、我々の利用可能な計算資源で最大60キュービットで実行することもできるが、時間進化のための量子アルゴリズムの状態ベクトルエミュレーションは、そのようなリソースでアクセス可能なものを超えている。
テンソルネットワーク計算が基底状態エネルギーを正確に得ることができれば、量子回路上での基底状態波動関数の完全再現を必要とせず、正確なグリーン関数を与えることができることを示す。
このハイブリッドアプローチは、基底状態が古典的に計算できるが、動的性質ができない材料シミュレーションにおいて、量子上の優位性をもたらす可能性がある。
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