論文の概要: Towards chemical accuracy with shallow quantum circuits: A Clifford-based Hamiltonian engineering approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.12053v1
• Date: Wed, 21 Jun 2023 06:49:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-22 14:37:28.907323
• Title: Towards chemical accuracy with shallow quantum circuits: A Clifford-based Hamiltonian engineering approach
• Title（参考訳）: 浅い量子回路による化学精度向上に向けて:クリフォードに基づくハミルトン工学的アプローチ
• Authors: Jiace Sun, Lixue Cheng, Weitang Li
• Abstract要約: 我々は、回路深さと精度のトレードオフに対処するクリフォードに基づくハミルトン工学アルゴリズム、すなわちCHEMを提案する。 量子ハードウェアエミュレータを用いたアプローチの有効性を実証し,30量子ゲート未満の12量子ビットのシステムに対して化学的精度を実現する。
• 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: Achieving chemical accuracy with shallow quantum circuits is a significant challenge in quantum computational chemistry, particularly for near-term quantum devices. In this work, we present a Clifford-based Hamiltonian engineering algorithm, namely CHEM, that addresses the trade-off between circuit depth and accuracy. Based on variational quantum eigensolver and hardware-efficient ansatz, our method designs Clifford-based Hamiltonian transformation that (1) ensures a set of initial circuit parameters corresponding to the Hartree--Fock energy can be generated, (2) effectively maximizes the initial energy gradient with respect to circuit parameters, and (3) imposes negligible overhead for classical processing and does not require additional quantum resources. We demonstrate the efficacy of our approach using a quantum hardware emulator, achieving chemical accuracy for systems as large as 12 qubits with fewer than 30 two-qubit gates. Our Clifford-based Hamiltonian engineering approach offers a promising avenue for practical quantum computational chemistry on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 浅い量子回路で化学的精度を得ることは、量子化学、特に短期量子デバイスにおいて重要な課題である。 本研究では,回路深さと精度のトレードオフに対処するクリフォードに基づくハミルトン工学アルゴリズム,すなわちCHEMを提案する。 変動量子固有解法とハードウェア効率のアンサッツに基づいて,(1)ハートリー-フォックエネルギーに対応する初期回路パラメータのセットを確実に生成し,(2)回路パラメータに対する初期エネルギー勾配を効果的に最大化し,(3)古典的な処理に無視可能なオーバーヘッドを課し,追加の量子資源を必要としない,クリフォードベースのハミルトン変換を設計した。 量子ハードウェアエミュレータを用いたアプローチの有効性を実証し,30量子ゲート未満の12量子ビットのシステムに対して化学的精度を実現する。 我々のクリフォード拠点のハミルトン工学的アプローチは、短期量子デバイス上での実用的な量子計算化学のための有望な道を提供する。

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