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/2308.04481v3
- Date: Mon, 22 Apr 2024 17:49:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 00:52:28.784906
- 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: 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の最大100キュービットで作られる。
ギャップ付き翻訳不変系の基底状態を作成する新しいアルゴリズムを提案する。
- 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: 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. These scalable circuits can be determined using classical computers, avoiding the challenging task of optimizing parameterized circuits on a quantum computer. 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 introducing 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、IBMのイーグルプロセッサ量子コンピュータの最大100キュービットで作られる。
量子コンピュータ上のギャップ付き翻訳不変系の基底状態を作成するための新しいアルゴリズムを提示し,これをスケーラブル回路 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。
これらのスケーラブル回路は、量子コンピュータ上のパラメータ化回路を最適化する難しいタスクを避けるために、古典的なコンピュータを用いて決定することができる。
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、小または中小のシステムを用いて決定される回路の制御外挿が可能となり、任意の大きさの$L$が得られる。
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導入すると、量子コンピュータから得られたカイラル縮合と電荷電荷相関器は、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。
関連論文リスト
- Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [63.733312560668274]
d可変RZゲートとG-dクリフォードゲートを含む量子回路を与えられた場合、学習者は純粋に古典的な推論を行い、その線形特性を効率的に予測できるだろうか?
我々は、d で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが、小さな予測誤差を達成するのに十分であり、対応する計算の複雑さは d で指数関数的にスケールすることを証明する。
我々は,予測誤差と計算複雑性をトレードオフできるカーネルベースの学習モデルを考案し,多くの実践的な環境で指数関数からスケーリングへ移行した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z) - Subspace-Based Local Compilation of Variational Quantum Circuits for Large-Scale Quantum Many-Body Simulation [0.0]
本稿では,時間進化演算子をコンパイルするためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
精度を保ちながら、トロッタライゼーションに比べて95%の回路深さの低減を実現している。
我々は,LSVQCを用いて,短期量子コンピューティングアーキテクチャ上での量子シミュレーションの実行に必要なゲート数を推定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-19T09:50:01Z) - Simulation of IBM's kicked Ising experiment with Projected Entangled
Pair Operator [71.10376783074766]
我々は最近,誤りを軽減した量子回路を用いてエミュレートされた127量子ビットキックド・イジングモデルの古典的シミュレーションを行った。
提案手法はハイゼンベルク図の射影的絡み合ったペア作用素(PEPO)に基づいている。
我々はクリフォード展開理論を開発し、正確な期待値を計算し、それらをアルゴリズムの評価に利用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-06T10:24:23Z) - Holographic quantum simulation of entanglement renormalization circuits [14.385064176392595]
現在の雑音量子コンピュータは数十量子ビットに制限されている。
ホログラフィック量子シミュレーションの技法により、$D$次元システムは、量子ビットの$Drm -1$次元部分集合でシミュレートできる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-02T05:58:19Z) - Small-world complex network generation on a digital quantum processor [0.0]
デジタル量子プロセッサ上での量子セルオートマトンの最初の実験的実現を実演する。
我々は、小世界の相互情報ネットワークの形成を示す人口動態と複雑なネットワーク測度を計算する。
このような計算は、強い相関性の物質のシミュレーションのような応用におけるQCAの活用への扉を開く可能性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-30T03:55:45Z) - Qubit-efficient encoding scheme for quantum simulations of electronic
structure [5.16230883032882]
量子コンピュータ上の電子構造をシミュレーションするには、フェルミオン系を量子ビットに符号化する必要がある。
必要条件や対称性を満たす構成の個数において、キュービット数のみを対数化することを要求するキュービット効率の符号化方式を提案する。
提案手法と結果から, 雑音型中間スケール量子 (NISQ) 時代の大規模分子系に対する量子シミュレーションの実現可能性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-08T13:20:18Z) - An Algebraic Quantum Circuit Compression Algorithm for Hamiltonian
Simulation [55.41644538483948]
現在の世代のノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(NISQ)は、チップサイズとエラー率に大きく制限されている。
我々は、自由フェルミオンとして知られる特定のスピンハミルトニアンをシミュレーションするために、量子回路を効率よく圧縮するために局所化回路変換を導出する。
提案した数値回路圧縮アルゴリズムは、後方安定に動作し、$mathcalO(103)$スピンを超える回路合成を可能にするスピンの数で3次スケールする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:03Z) - Automatically Differentiable Quantum Circuit for Many-qubit State
Preparation [1.5662820454886202]
任意の量子数量子ビット状態を効率的に準備するための自動微分可能な量子回路(ADQC)アプローチを提案する。
この回路は、進化した状態と目標状態との間の距離を最小化するためにバック伝搬を用いて潜在ゲートを更新することで最適化される。
我々の研究は、機械学習手法と組み合わせることで、多量子ビットシステムにおける量子回路の「インテリジェントな構成」に光を当てている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-30T12:22:26Z) - Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits
at Exascale [57.84751206630535]
本稿では,E-scale ACCelerator(XACC)フレームワークにおける量子回路シミュレーションバックエンドとして機能する量子仮想マシン(TNQVM)の近代化版を提案する。
新バージョンは汎用的でスケーラブルなネットワーク処理ライブラリであるExaTNをベースにしており、複数の量子回路シミュレータを提供している。
ポータブルなXACC量子プロセッサとスケーラブルなExaTNバックエンドを組み合わせることで、ラップトップから将来のエクサスケールプラットフォームにスケール可能なエンドツーエンドの仮想開発環境を導入します。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-21T13:26:42Z) - Building a fault-tolerant quantum computer using concatenated cat codes [44.03171880260564]
本稿では,外部量子誤り訂正符号を用いた猫符号に基づくフォールトトレラント量子コンピュータを提案する。
我々は、外符号が繰り返し符号か薄い矩形曲面符号である場合、量子誤差補正を数値的にシミュレートする。
約1,000の超伝導回路部品で、フォールトトレラントな量子コンピュータを構築することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-07T23:22:40Z) - Machine Learning Optimization of Quantum Circuit Layouts [63.55764634492974]
本稿では量子回路マッピングQXXとその機械学習バージョンQXX-MLPを紹介する。
後者は、レイアウトされた回路の深さが小さくなるように最適なQXXパラメータ値を自動的に推論する。
近似を用いてレイアウト法を学習可能な経験的証拠を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-29T05:26:19Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。