論文の概要: Go-No go criteria for performing quantum chemistry calculations on quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.02620v2
• Date: Tue, 5 Dec 2023 09:37:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-06 20:09:24.399242
• Title: Go-No go criteria for performing quantum chemistry calculations on quantum computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上での量子化学計算のGo-No Go基準
• Authors: Thibaud Louvet, Thomas Ayral, Xavier Waintal
• Abstract要約: 本稿では,この2種類の問題に対する主要な量子的アプローチを評価するための2つの基準を提案する。 ノイズによるノイズの抑制効果は、対応する古典的アルゴリズムよりも一般的には好ましくない精度の全体的なスケーリングによるものである。 第2の基準は量子位相推定(QPE)アルゴリズムに適用され、(ノイズのない)フォールトトレラント量子コンピュータが利用可能になったときにVQEの代替としてしばしば提示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum chemistry is envisioned as an early and disruptive application for quantum computers. We propose two criteria for evaluating the two leading quantum approaches for this class of problems. The first criterion applies to the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm. It sets an upper bound to the level of noise that can be tolerated in quantum hardware as a function of the targetted precision and problem size. We find a crippling effect of noise with an overall scaling of the precision that is generically {\it less} favourable than in the corresponding classical algorithms. Indeed, the studied molecule is unrelated to the hardware dynamics, hence to its noise; conversely the hardware noise populates states of arbitrary energy of the studied molecule. The second criterion applies to the Quantum Phase Estimation (QPE) algorithm that is often presented as the go-to replacement of VQE upon availability of (noiseless) fault-tolerant quantum computers. QPE suffers from the orthogonality catastrophe that generically leads to an exponentially small success probability when the size of the problem grows. Our criterion allows one to estimate quantitatively the importance of this phenomenon from the knowledge of the variance of the energy of the input state used in the calculation.
• Abstract（参考訳）: 量子化学は、量子コンピュータの早期かつ破壊的な応用として考えられている。 この問題に対する2つの主要な量子アプローチを評価するための2つの基準を提案する。 最初の基準は変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムに適用される。 量子ハードウェアで許容できるノイズのレベルに上限を設定し、ターゲットとした精度と問題サイズの関数として設定する。 ノイズの影響は、対応する古典的アルゴリズムよりも汎用的に好まれる精度の全体的なスケーリングによって明らかである。 実際、研究された分子は、ハードウェアのダイナミクスとは無関係であるため、そのノイズは、逆に、研究された分子の任意のエネルギーの状態を発生させる。 第2の基準は量子位相推定(QPE)アルゴリズムに適用され、(ノイズのない)フォールトトレラント量子コンピュータが利用可能になったときにVQEの代替としてしばしば提示される。 QPEは直交大惨事に悩まされ、問題のサイズが大きくなると指数関数的に小さな成功確率に繋がる。 我々の基準は、計算に使用される入力状態のエネルギーの分散に関する知識から、この現象の重要性を定量的に推定することができる。

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