論文の概要: Zero and Finite Temperature Quantum Simulations Powered by Quantum Magic

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.11616v1
• Date: Tue, 22 Aug 2023 17:59:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-23 17:10:59.450138
• Title: Zero and Finite Temperature Quantum Simulations Powered by Quantum Magic
• Title（参考訳）: 量子マジックによるゼロ温度および有限温度量子シミュレーション
• Authors: Andi Gu, Hong-Ye Hu, Di Luo, Taylor L. Patti, Nicholas C. Rubin, Susanne F. Yelin
• Abstract要約: ゼロ温度と有限温度の両方での量子シミュレーションに対する包括的アプローチを提案する。 量子情報理論の観点を採用し、Clifford + $k$Rz変換を利用する。 我々のアプローチは、量子化学における新しい課題に対処するために、短期および早期のフォールトトレラント量子コンピュータを可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6951945839990796
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a comprehensive approach to quantum simulations at both zero and finite temperatures, employing a quantum information theoretic perspective and utilizing the Clifford + $k$Rz transformations. We introduce the "quantum magic ladder", a natural hierarchy formed by systematically augmenting Clifford transformations with the addition of Rz gates. These classically simulable similarity transformations allow us to reduce the quantumness of our system, conserving vital quantum resources. This reduction in quantumness is essential, as it simplifies the Hamiltonian and shortens physical circuit-depth, overcoming constraints imposed by limited error correction. We improve the performance of both digital and analog quantum computers on ground state and finite temperature molecular simulations, not only outperforming the Hartree-Fock solution, but also achieving consistent improvements as we ascend the quantum magic ladder. By facilitating more efficient quantum simulations, our approach enables near-term and early fault-tolerant quantum computers to address novel challenges in quantum chemistry.
• Abstract（参考訳）: 我々は、ゼロ温度と有限温度の両方の量子シミュレーションに対する包括的アプローチを示し、量子情報理論的な視点とclifford + $k$rz変換を利用した。 本稿では,Rzゲートの追加によりクリフォード変換を体系的に拡張した自然な階層である「量子魔法のはしご」を紹介する。 これらの古典的にシミュレート可能な類似性変換は、システムの量子性を減らし、重要な量子資源を保存できる。 この量子性の減少は、ハミルトニアンを単純化し、物理回路深度を短縮し、限られた誤差補正によって課される制約を克服するため、不可欠である。 我々は、基底状態と有限温度分子シミュレーションにおけるデジタルおよびアナログ量子コンピュータの性能を改善し、Hartree-Fock法より優れているだけでなく、量子魔法のはしごを上昇するにつれて一貫した改善を実現する。 より効率的な量子シミュレーションを促進することで、短期および早期のフォールトトレラント量子コンピュータが量子化学における新たな課題に対処することができる。

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