論文の概要: Scalable Circuits for Preparing Ground States on Digital Quantum
Computers: The Schwinger Model Vacuum on 100 Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.04481v2
- Date: Fri, 8 Sep 2023 03:02:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-11 17:35:52.596941
- Title: Scalable Circuits for Preparing Ground States on Digital Quantum
Computers: The Schwinger Model Vacuum on 100 Qubits
- Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータにおける基底状態準備のためのスケーラブル回路:100Qubit上のSchwinger Model Vacuum
- Authors: Roland C. Farrell, Marc Illa, Anthony N. Ciavarella, Martin J. Savage
- Abstract要約: 本稿では,量子コンピュータ上でのギャップ付き翻訳不変系の基底状態を作成するアルゴリズムを提案する。
SC-ADAPT-VQEはSchwingerモデルに適用され、体系的に実装可能である。
格子シュウィンガーモデルの真空は、IBMのイーグルプロセッサ量子コンピュータ ibm_brisbane と ibm_cusco の最大100キュービットで作られる。
- 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: The vacuum of the lattice Schwinger model is prepared on up to 100 qubits of
IBM's Eagle-processor quantum computers. A new algorithm to prepare the ground
state of a gapped translationally-invariant system on a quantum computer is
presented, which we call Scalable Circuits ADAPT-VQE (SC-ADAPT-VQE). This
algorithm uses the exponential decay of correlations between distant regions of
the ground state, together with ADAPT-VQE, to construct quantum circuits for
state preparation that can be scaled to arbitrarily large systems. SC-ADAPT-VQE
is applied to the Schwinger model, and shown to be systematically improvable,
with an accuracy that converges exponentially with circuit depth. Both the
structure of the circuits and the deviations of prepared wavefunctions are
found to become independent of the number of spatial sites, $L$. This allows
for a controlled extrapolation of the circuits, determined using small or
modest-sized systems, to arbitrarily large $L$. The circuits for the Schwinger
model are determined on lattices up to $L=14$ (28 qubits) with the qiskit
classical simulator, and subsequently scaled up to prepare the $L=50$ (100
qubits) vacuum on IBM's 127 superconducting-qubit quantum computers
ibm_brisbane and ibm_cusco. After applying an improved error-mitigation
technique, which we call Operator Decoherence Renormalization, the chiral
condensate and charge-charge correlators obtained from the quantum computers
are found to be in good agreement with classical Matrix Product State
simulations.
- Abstract（参考訳）: 格子シュウィンガーモデルの真空は、最大100キュービットのibmのイーグルプロセッサ量子コンピュータで用意されている。
量子コンピュータ上でガッピング変換不変システムの基底状態を生成する新しいアルゴリズムを提案し,スケーラブル回路adapt-vqe (sc-adapt-vqe) と呼ぶ。
このアルゴリズムは、ADAPT-VQEとともに、基底状態の遠い領域間の相関関係の指数的減衰を利用して、任意に大きなシステムにスケールできる状態準備のための量子回路を構築する。
SC-ADAPT-VQEはシュウィンガーモデルに適用され、回路深さと指数的に収束する精度で体系的に即効性を示す。
回路の構造と準備された波動関数の偏差の両方が、空間的位置の個数($L$)に依存しないことが分かる。
これにより、小さいまたは小さめのシステムを用いて決定される回路の制御された外挿が可能となり、任意に$l$となる。
シュウィンガーモデルの回路は、カイスキットの古典的シミュレータによる格子上で決定され、その後、IBMの超伝導量子コンピュータ ibm_brisbane と ibm_cusco 上の$L=50$ (100 qubits) 真空を準備するためにスケールアップされた。
演算子デコヒーレンス再正規化(Operator Decoherence Renormalization)と呼ばれる改良された誤り軽減手法を適用した後, 量子コンピュータから得られたカイラル縮合および電荷電荷相関器は, 古典的行列積状態シミュレーションとよく一致していることがわかった。
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