論文の概要: Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.04797v1
• Date: Wed, 7 Jun 2023 21:42:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-09 17:22:38.140565
• Title: Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation theory
• Title（参考訳）: クリフォード摂動理論による量子回路期待値のシミュレーション
• Authors: Tomislav Begu\v{s}i\'c and Kasra Hejazi and Garnet Kin-Lic Chan
• Abstract要約: クリフォードゲートと非クリフォードパウリ回転からなる回路の期待値問題を考える。 ハイゼンベルク図形の指数関数的に増大するパウリ項の和の切り離しに基づく摂動的アプローチを導入する。 その結果、この体系的に即効性のある摂動法は、大きな近クリフォード回路の期待値を近似する正確な方法の代替となる可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The classical simulation of quantum circuits is of central importance for benchmarking near-term quantum devices. The fact that gates belonging to the Clifford group can be simulated efficiently on classical computers has motivated a range of methods that scale exponentially only in the number of non-Clifford gates. Here, we consider the expectation value problem for circuits composed of Clifford gates and non-Clifford Pauli rotations, and introduce a heuristic perturbative approach based on the truncation of the exponentially growing sum of Pauli terms in the Heisenberg picture. Numerical results are shown on a Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) benchmark for the E3LIN2 problem and we also demonstrate how this method can be used to quantify coherent and incoherent errors of local observables in Clifford circuits. Our results indicate that this systematically improvable perturbative method offers a viable alternative to exact methods for approximating expectation values of large near-Clifford circuits.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の古典的シミュレーションは、短期の量子デバイスのベンチマークにおいて重要となる。 クリフォード群に属するゲートが古典的コンピュータ上で効率的にシミュレートできるという事実は、非クリフォードゲートの数でのみ指数関数的にスケールする様々な方法の動機となった。 ここでは、クリフォードゲートと非クリフォードパウリ回転からなる回路の期待値問題を考察し、ハイゼンベルク図における指数的に増大するパウリ項の和のトランケーションに基づくヒューリスティックな摂動的アプローチを導入する。 e3lin2問題に対する量子近似最適化アルゴリズム (qaoa) ベンチマークで数値計算を行い, クリフォード回路における局所可観測器のコヒーレントおよび非コヒーレント誤差の定量化に本手法が有効であることを示す。 以上の結果から,本手法は大規模ニアクリフォード回路の期待値の近似化に有効な代替手段であることが示唆された。

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