論文の概要: VQE-inspired optimization for spin chains work extraction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.07617v1
- Date: Wed, 11 Oct 2023 15:59:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-12 22:01:19.650586
- Title: VQE-inspired optimization for spin chains work extraction
- Title（参考訳）: VQEによるスピンチェーン作業抽出の最適化
- Authors: Ivan Medina, Alexandre Drinko, Guilherme I. Correr, Pedro C. Azado,
and Diogo O. Soares-Pinto
- Abstract要約: 本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムにインスパイアされた抽出可能エネルギーの最適化手法を提案する。
本研究では、パラメータ化量子回路のハードウェア効率アンサッツ(HEA)クラスを用いて、限られたユニタリの集合を明示的に考慮する。
以上の結果から, 隣接スピン間の接続性を有する量子回路では, 最も効率のよい回路が得られることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The energy extraction from quantum sources is a key task to develop new
quantum devices such as Quantum Batteries (QB). In this context, one of the
main figures of merit is the ergotropy, which measures the maximal amount of
energy (as work) that can be extracted from the quantum source by means of
unitary operations. One of the main issues to fully extract energy from the
quantum source is the assumption that any unitary operation can be done on the
system. This assumption, in general, fails in practice since the operations
that can be done are limited and depend on the quantum hardware (experimental
platform) one has available. In this work, we propose a new approach to
optimize the extractable energy inspired by the Variational Quantum Eigensolver
(VQE) algorithm. In this approach, we explicitly take into account a limited
set of unitaries by using the Hardware Efficient Ansatz (HEA) class of
parameterized quantum circuits. As a QB we use an 1D spin chain described by a
family of paradigmatic first neighbour hamiltonians such as the XXX, XXZ, XYZ,
XX, XY and Transverse Ising models. By building our parameterized quantum
circuits assuming that different types of connectivity may be available
depending on the quantum hardware, we numerically compare the efficiency of
work extraction for each model. Our results show that the best efficiency is
generally obtained with quantum circuits that have connectivity between first
neighbour spins.
- Abstract（参考訳）: 量子源からのエネルギー抽出は、量子電池(QB)のような新しい量子デバイスを開発するための重要なタスクである。
この文脈において、長所の1つがエルゴトロピー(ergotropy)であり、これは一元演算によって量子源から抽出できるエネルギーの最大量(仕事として)を測定するものである。
量子源からエネルギーを完全に抽出する主な問題は、任意のユニタリ演算をシステム上で行うことができるという仮定である。
この仮定は、一般的には、実行可能な操作が制限され、利用可能な量子ハードウェア(実験プラットフォーム)に依存するため、実際には失敗する。
本研究では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムに着想を得た抽出可能エネルギーの最適化手法を提案する。
本稿では,パラメータ化量子回路のハードウェア効率アンサッツ(HEA)クラスを用いて,限られたユニタリの集合を明示的に考慮する。
QB として、XXX, XXZ, XYZ, XX, XY, および超越イジングモデルのようなパラダイム的第一近隣ハミルトニアン族によって記述される 1D スピン鎖を用いる。
量子ハードウェアに応じて異なる種類の接続が利用できると仮定してパラメータ化された量子回路を構築することにより、各モデルに対する作業抽出効率を数値的に比較する。
その結果,第一近傍スピン間の接続性を有する量子回路において,最適効率が得られることがわかった。
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