論文の概要: Applicability of Measurement-based Quantum Computation towards Physically-driven Variational Quantum Eigensolver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.10324v3
- Date: Fri, 26 Jul 2024 21:09:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-31 01:06:50.375911
- Title: Applicability of Measurement-based Quantum Computation towards Physically-driven Variational Quantum Eigensolver
- Title（参考訳）: 物理駆動型変分量子固有解器への測定に基づく量子計算の適用性
- Authors: Zheng Qin, Xiufan Li, Yang Zhou, Shikun Zhang, Rui Li, Chunxiao Du, Zhisong Xiao,
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズムは、短期量子の利点を得る最も有望な方法の1つである。
測定に基づく量子計算方式で量子アルゴリズムを開発するための障害は、リソースコストである。
量子多体系シミュレーションタスクのための効率的な測定ベース量子アルゴリズム(MBHVA)を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.975555487972166
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms are considered one of the most promising methods for obtaining near-term quantum advantages; however, most of these algorithms are only expressed in the conventional quantum circuit scheme. The roadblock to developing quantum algorithms with the measurement-based quantum computation (MBQC) scheme is resource cost. Recently, we discovered that the realization of multi-qubit rotation operations requires a constant number of single-qubit measurements with the MBQC scheme, providing a potential advantage in terms of resource cost. The structure of the Hamiltonian variational ansatz (HVA) aligns well with this characteristic. Thus, we propose an efficient measurement-based quantum algorithm for quantum many-body system simulation tasks, called measurement-based Hamiltonian variational ansatz (MBHVA). We then demonstrate the effectiveness, efficiency, and advantages of the two-dimensional Heisenberg model and the Fermi-Hubbard chain. Numerical experiments show that MBHVA is expected to reduce resource overhead compared to quantum circuits, especially in the presence of large multi-qubit rotation operations. Furthermore, when compared to Measurement-based Hardware Efficient Ansatz (MBHEA), MBHVA also demonstrates superior performance. We conclude that the MBQC scheme is potentially feasible for achieving near-term quantum advantages in terms of both resource efficiency and error mitigation, particularly for photonic platforms.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズムは、短期的な量子アドバンテージを得る最も有望な方法の1つと考えられているが、これらのアルゴリズムのほとんどは、従来の量子回路方式でのみ表現されている。
測定ベースの量子計算(MBQC)方式で量子アルゴリズムを開発するための障害は、リソースコストである。
近年,マルチキュービット回転演算の実現には,MBQCスキームを用いた単一キュービット計測が一定数必要であり,資源コストの面で潜在的に有利であることが判明した。
ハミルトニアン変分アンサッツ(HVA)の構造はこの性質とよく一致している。
そこで本研究では,量子多体シミュレーションタスクのための効率よい測定ベース量子アルゴリズムを提案し,MBHVA(Message-based Hamiltonian variational ansatz)を提案する。
次に、2次元ハイゼンベルクモデルとフェルミ・ハッバード連鎖の有効性、効率、利点を示す。
数値実験により、MBHVAは、特に大規模なマルチキュービット回転操作の存在下で、量子回路と比較してリソースオーバーヘッドを低減することが期待されている。
さらに、測定ベースのハードウェア効率アンサッツ(MBHEA)と比較して、MBHVAは優れた性能を示す。
MBQC方式は、特にフォトニックプラットフォームにおいて、資源効率とエラー軽減の両面から、短期的な量子的優位性を達成することが可能であると結論付けている。
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