論文の概要: Classical variational optimization of PREPARE circuit for quantum phase
estimation of quantum chemistry Hamiltonians
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13770v1
- Date: Sat, 26 Aug 2023 05:32:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-29 19:18:38.232939
- Title: Classical variational optimization of PREPARE circuit for quantum phase
estimation of quantum chemistry Hamiltonians
- Title（参考訳）: 量子化学ハミルトニアンの量子位相推定のための PrePARE 回路の古典的変動最適化
- Authors: Hayata Morisaki, Kosuke Mitarai, Keisuke Fujii, Yuya O. Nakagawa
- Abstract要約: 本稿では,量子化学における分子ハミルトニアンの量子位相推定のための$textttPREPARE$回路の構成法を提案する。
textttPREPARE$回路は、ハミルトニアンにおける項の係数を確率振幅として符号化する量子状態を生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8009842832476994
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a method for constructing $\texttt{PREPARE}$ circuits for quantum
phase estimation of a molecular Hamiltonian in quantum chemistry by using
variational optimization of quantum circuits solely on classical computers. The
$\texttt{PREPARE}$ circuit generates a quantum state which encodes the
coefficients of the terms in the Hamiltonian as probability amplitudes and
plays a crucial role in the state-of-the-art efficient implementations of
quantum phase estimation. We employ the automatic quantum circuit encoding
algorithm [Shirakawa $\textit{et al.}$, arXiv:2112.14524] to construct
$\texttt{PREPARE}$ circuits, which requires classical simulations of quantum
circuits of $O(\log N)$ qubits with $N$ being the number of qubits of the
Hamiltonian. The generated $\texttt{PREPARE}$ circuits do not need any
ancillary qubit. We demonstrate our method by investigating the number of
$T$-gates of the obtained $\texttt{PREPARE}$ circuits for quantum chemistry
Hamiltonians of various molecules, which shows a constant-factor reduction
compared to previous approaches that do not use ancillary qubits. Since the
number of available logical qubits and $T$ gates will be limited at the early
stage of the fault-tolerant quantum computing, the proposed method is
particularly of use for performing the quantum phase estimation with such
limited capability.
- Abstract（参考訳）: 量子化学における分子ハミルトニアンの量子位相推定のための$\texttt{prepare}$回路を構築するために,量子回路の量子回路のみの変分最適化を用いた手法を提案する。
$\texttt{PREPARE}$回路は、ハミルトニアンの項の係数を確率振幅として符号化する量子状態を生成し、量子位相推定の最先端の効率的な実装において重要な役割を果たす。
我々は自動量子回路符号化アルゴリズム [shirakawa $\textit{et al.] を用いる。
これは、量子回路の古典的シミュレーションを必要とする o(\log n)$ qubits で、n$ はハミルトニアン数の量子ビット数である。
生成された$\texttt{PREPARE}$ 回路は補助量子ビットを必要としない。
本手法は,様々な分子の量子化学ハミルトニアンに対して得られた$\texttt{prepare}$回路のt$ゲート数を調べることで実証する。
利用可能な論理量子ビット数と$t$ゲート数は、フォールトトレラント量子コンピューティングの初期段階で制限されるため、提案手法は、このような限られた能力で量子位相推定を行うために特に有用である。
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