論文の概要: Adaptive variational ground state preparation for spin-1 models on qubit-based architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03705v1
• Date: Thu, 5 Oct 2023 17:30:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-06 15:12:28.379516
• Title: Adaptive variational ground state preparation for spin-1 models on qubit-based architectures
• Title（参考訳）: 量子ビットアーキテクチャ上のスピン-1モデルの適応的変分基底状態準備
• Authors: Jo\~ao C. Getelina, Cai-Zhuang Wang, Thomas Iadecola, Yong-Xin Yao, Peter P. Orth
• Abstract要約: 本研究では, 1次元スピン=S=1$モデルの基底状態を作成するために, 適応可変量子想像時間発展法(AVQITE)を適用した。 アルゴリズムの性能と量子リソースのコストについて、異なるスピン・ツー・キュービット符号化を比較した。
• 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 apply the adaptive variational quantum imaginary time evolution (AVQITE) method to prepare ground states of one-dimensional spin $S=1$ models. We compare different spin-to-qubit encodings (standard binary, Gray, unary, and multiplet) with regard to the performance and quantum resource cost of the algorithm. Using statevector simulations we study two well-known spin-1 models: the Blume-Capel model of transverse-field Ising spins with single-ion anisotropy, and the XXZ model with single-ion anisotropy. We consider system sizes of up to $20$ qubits, which corresponds to spin-$1$ chains up to length $10$. We determine the dependence of the number of CNOT gates in the AVQITE state preparation circuit on the encoding, the initial state, and the choice of operator pool in the adaptive method. Independent on the choice of encoding, we find that the CNOT gate count scales cubically with the number of spins for the Blume-Capel model and quartically for the anistropic XXZ model. However, the multiplet and Gray encodings present smaller prefactors in the scaling relations. These results provide useful insights for the implementation of AVQITE on quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 1次元スピン$s=1$モデルの基底状態を作成するために適応変分量子虚時発展法(avqite)を適用する。 アルゴリズムの性能と量子資源コストに関して、異なるスピン-量子ビット符号化(標準バイナリ、グレイ、ユニアリ、および多重)を比較した。 状態ベクトルシミュレーションを用いて、逆場イジングスピンのBlume-Capelモデルと単一イオン異方性を持つXXZモデルという2つのよく知られたスピン-1モデルを研究する。 システムのサイズは最大$20$ qubitsで、これは10ドルまでのスピン1ドルのチェーンに相当する。 AVQITE状態生成回路におけるCNOTゲート数の符号化、初期状態、適応法における演算子プールの選択に対する依存性を決定する。 符号化の選択とは独立に,CNOTゲート数はBlume-Capelモデルのスピン数と正弦波XXZモデルのスピン数とで3次スケールすることがわかった。 しかし、多重とグレイのエンコーディングはスケーリング関係においてより小さいプレファクタを示す。 これらの結果は量子ハードウェア上でのAVQITEの実装に役立つ。

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