論文の概要: Problem-tailored Simulation of Energy Transport on Noisy Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03924v4
- Date: Thu, 28 Nov 2024 03:32:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 11:38:03.015325
- Title: Problem-tailored Simulation of Energy Transport on Noisy Quantum Computers
- Title（参考訳）: ノイズ量子コンピュータにおけるエネルギー輸送に関する問題調整シミュレーション
- Authors: I-Chi Chen, Klée Pollock, Yong-Xin Yao, Peter P. Orth, Thomas Iadecola,
- Abstract要約: スピンと電荷は、量子多体系の挙動を特徴づけるのに基本的である。
今日の量子コンピュータはゲートエラーとコヒーレンス時間に悩まされている。
本稿では,これらの力学をシミュレートする新しい手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: The transport of conserved quantities like spin and charge is fundamental to characterizing the behavior of quantum many-body systems. Numerically simulating such dynamics is generically challenging, which motivates the consideration of quantum computing strategies. However, the relatively high gate errors and limited coherence times of today's quantum computers pose their own challenge, highlighting the need to be frugal with quantum resources. In this work we report simulations on quantum hardware of infinite-temperature energy transport in the mixed-field Ising chain, a paradigmatic many-body system that can exhibit a range of transport behaviors at intermediate times. We consider a chain with $L=12$ sites and find results broadly consistent with those from ideal circuit simulators over 90 Trotter steps, containing up to 990 entangling gates. To obtain these results, we use two key problem-tailored insights. First, we identify a convenient basis$\unicode{x2013}$the Pauli $Y$ basis$\unicode{x2013}$in which to sample the infinite-temperature trace and provide theoretical and numerical justifications for its efficiency relative to, e.g., the computational basis. Second, in addition to a variety of problem-agnostic error mitigation strategies, we employ a renormalization strategy that compensates for global nonconservation of energy due to device noise. We discuss the applicability of the proposed sampling approach beyond the mixed-field Ising chain and formulate a variational method to search for a sampling basis with small sample-to-sample fluctuations for an arbitrary Hamiltonian. This opens the door to applying these techniques in more general models.
- Abstract（参考訳）: スピンや電荷のような保存された量の輸送は、量子多体系の挙動を特徴づけるのに基本的である。
このような力学を数値的にシミュレートすることは、汎用的に困難であり、量子コンピューティング戦略の考慮を動機付けている。
しかし、今日の量子コンピュータの比較的高いゲートエラーと限定的なコヒーレンスタイムは、独自の課題を生じさせ、量子リソースと疎結合である必要性を浮き彫りにした。
本研究は, 中間時間に様々な輸送挙動を示す多体系である混合場Ising鎖における無限温度エネルギー輸送の量子ハードウェアに関するシミュレーションを報告する。
我々は、L=12$のサイトを持つチェーンを考えて、90段以上のトロッターゲートを含む理想的な回路シミュレータから得られるものと、最大990個のエンタングゲートを含む結果と広い整合性を見出した。
これらの結果を得るために、我々は2つの重要な問題調整された洞察を用いる。
まず、無限温度のトレースをサンプリングし、その効率に対して理論的および数値的な正当性を与える、便利な基底$\unicode{x2013}$the Pauli$Y$ basis$\unicode{x2013}$inを同定する。
第2に、様々な問題に依存しないエラー軽減戦略に加えて、デバイスノイズによるエネルギーの世界的な非保存を補償する正規化戦略を採用する。
混合フィールドイジング鎖を超えるサンプリング手法の適用性について検討し,任意のハミルトン系に対して小さなサンプル対サンプルの揺らぎでサンプリングベースを探索する変分法を定式化する。
これにより、これらのテクニックをより一般的なモデルに適用する扉が開ける。
関連論文リスト
- Optimizing random local Hamiltonians by dissipation [44.99833362998488]
簡単な量子ギブスサンプリングアルゴリズムが最適値の$Omega(frac1k)$-fraction近似を達成することを証明した。
この結果から, 局所スピンおよびフェルミオンモデルに対する低エネルギー状態の発見は量子的に容易であるが, 古典的には非自明であることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-04T20:21:16Z) - Observation of a non-Hermitian supersonic mode [6.846670002217106]
非エルミート系における動的・平衡物理学の資源効率シミュレーションのための変分量子回路のパワーを実証する。
フェミオン系に対する変分量子コンパイル方式を用いて,ゲート数を削減し,キュービットを節約し,ポストセレクションの必要性を排除した。
我々は、ある初期状態からの$Theta(log(n))$時間に対する単一量子ビット非エルミート力学のシミュレートが量子コンピュータ上で指数関数的に困難であることを示す分析例を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-21T18:00:06Z) - Avoiding barren plateaus via Gaussian Mixture Model [6.0599055267355695]
変分量子アルゴリズムは、量子コンピューティングにおいて最も代表的なアルゴリズムの1つである。
大量の量子ビット、ディープ・サーキット・レイヤ、グローバル・コスト・ファンクションを扱う場合、それらはしばしば訓練不能となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-21T03:25:26Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Simulating strongly interacting Hubbard chains with the Variational
Hamiltonian Ansatz on a quantum computer [0.0]
変分量子固有解法(VQE)は、分子や凝縮物質システムを小型量子コンピュータ上で研究するために実装されている。
1次元ハバード鎖の基底物理のどれ程が、問題に着想を得た変分ハミルトンアンザッツ(VHA)によって幅広いパラメータ値で記述されているかという問題に答えようとしている。
以上の結果から,低忠実度溶液でさえエネルギーと2重占有部位をよく捉えているのに対し,スピンスピン相関は高忠実度溶液であってもよく捉えられていないことが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-23T16:54:36Z) - 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) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Sampling Overhead Analysis of Quantum Error Mitigation: Uncoded vs.
Coded Systems [69.33243249411113]
パウリの誤差は、多数の現実的な量子チャネルの中で最も低いサンプリングオーバーヘッドをもたらすことを示す。
我々はQEMと量子チャネル符号化を併用する手法を考案し、純粋なQEMと比較してサンプリングオーバーヘッドの低減を解析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-15T15:51:27Z) - Variational Quantum Eigensolver for Frustrated Quantum Systems [0.0]
変分量子固有解法(VQE)は、量子ハミルトニアンによって指定されたエネルギーランドスケープにおける大域最小値を決定するように設計されている。
本稿では、1次元のフェルミオン連鎖を記述するハバード様モデルに対するVQE手法の性能について考察する。
また、ハミルトニアンに対するバレンプラトー現象の研究を行い、この効果の重大性はフェルミオンの量子ビットへの符号化に依存することを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-01T18:00:01Z) - Hartree-Fock on a superconducting qubit quantum computer [30.152226344347064]
ここでは、12の量子ビット、78の2量子ビットゲート、114の1量子ビットゲートを含む、最も大きな化学の一連の量子シミュレーションを行う。
我々は、ジアゼンの異性化と同様に、$rm H_6$, $rm H_8$, $rm H_10$, $rm H_12$の結合エネルギーをモデル化する。
また,本実験の有効性を劇的に向上させる$N$-representabilityに基づく誤り軽減戦略を実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-08T18:00:06Z)
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。