論文の概要: Quantum benefit of the quantum equation of motion for the strongly coupled many-body problem

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10179v1
• Date: Mon, 18 Sep 2023 22:10:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-20 17:16:41.622915
• Title: Quantum benefit of the quantum equation of motion for the strongly coupled many-body problem
• Title（参考訳）: 強い結合多体問題に対する量子運動方程式の量子的利点
• Authors: Manqoba Q. Hlatshwayo, John Novak, and Elena Litvinova
• Abstract要約: 量子運動方程式 (quantum equation of motion, QEOM) はフェルミオン多体系の励起特性を計算するためのハイブリッド量子古典アルゴリズムである。 我々は、qEOMが要求される量子測定数の独立性により量子的利益を示すことを明らかに示している。
• 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: We investigate the quantum equation of motion (qEOM), a hybrid quantum-classical algorithm for computing excitation properties of a fermionic many-body system, with a particular emphasis on the strong-coupling regime. The method is designed as a stepping stone towards building more accurate solutions for strongly coupled fermionic systems, such as medium-heavy nuclei, using quantum algorithms to surpass the current barrier in classical computation. Approximations of increasing accuracy to the exact solution of the Lipkin-Meshkov-Glick Hamiltonian with $N=8$ particles are studied on digital simulators and IBM quantum devices. Improved accuracy is achieved by applying operators of growing complexity to generate excitations above the correlated ground state, which is determined by the variational quantum eigensolver (VQE). We demonstrate explicitly that the qEOM exhibits a quantum benefit due to the independence of the number of required quantum measurements from the configuration complexity. Post-processing examination shows that quantum device errors are amplified by increasing configuration complexity and coupling strength. A detailed error analysis is presented, and error mitigation based on zero noise extrapolation is implemented.
• Abstract（参考訳）: フェルミオン多体系の励起特性を計算するためのハイブリッド量子古典アルゴリズムである量子運動方程式(qeom)について検討し,特に強結合構造に着目した。 この手法は、量子アルゴリズムを用いて古典計算の現在の障壁を越え、中重原子核のような強結合フェルミオン系のより正確な解を構築するための足場として設計されている。 n=8$の粒子を持つリプキン・メシュコフ・グリック・ハミルトニアンの正確な解への精度向上の近似は、デジタルシミュレータとibm量子デバイスで研究されている。 量子固有解法(VQE)によって決定される相関基底状態の上に励起を生成するために、増大する複雑性の演算子を適用して精度を向上させる。 我々は,qEOMが構成複雑性から要求される量子測定数の独立性により量子的利益を示すことを示す。 後処理試験では、構成複雑性と結合強度の増大により量子デバイスエラーが増幅されることが示されている。 詳細な誤差解析を行い、ゼロノイズ補間に基づく誤差緩和を実現する。

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