論文の概要: Leveraging commuting groups for an efficient variational Hamiltonian ansatz

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.08502v1
• Date: Wed, 13 Dec 2023 20:28:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-16 03:02:51.661220
• Title: Leveraging commuting groups for an efficient variational Hamiltonian ansatz
• Title（参考訳）: 効率的な変動ハミルトンアンザッツに対する通勤群の利用
• Authors: Abhinav Anand and Kenneth R. Brown
• Abstract要約: 我々は、ハミルトニアン内の通勤群を用いた新しい回路設計を導入する。 量子化学ハミルトニアンの基底状態エネルギーを正確に決定する手法の有効性を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4094285826152593
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficiently calculating the low-lying eigenvalues of Hamiltonians, written as sums of Pauli operators, is a fundamental challenge in quantum computing. While various methods have been proposed to reduce the complexity of quantum circuits for this task, there remains room for further improvement. In this article, we introduce a new circuit design using commuting groups within the Hamiltonian to further reduce the circuit complexity of Hamiltonian-based quantum circuits. Our approach involves partitioning the Pauli operators into mutually commuting clusters and finding Clifford unitaries that diagonalize each cluster. We then design an ansatz that uses these Clifford unitaries for efficient switching between the clusters, complemented by a layer of parameterized single qubit rotations for each individual cluster. By conducting numerical simulations, we demonstrate the effectiveness of our method in accurately determining the ground state energy of different quantum chemistry Hamiltonians. Our results highlight the applicability and potential of our approach for designing problem-inspired ansatz for various quantum computing applications.
• Abstract（参考訳）: パウリ作用素の和として書かれるハミルトニアンの低次固有値の効率的な計算は、量子コンピューティングにおける根本的な課題である。 このタスクのための量子回路の複雑さを減らすために様々な方法が提案されているが、さらなる改善の余地がある。 本稿では、ハミルトニアン系量子回路の回路複雑性をさらに低減するために、ハミルトニアン内の通勤群を用いた新しい回路設計を提案する。 我々のアプローチでは、ポーリ演算子を相互に通勤するクラスタに分割し、各クラスタを対角化するクリフォードユニタリを見つける。 次に、これらのクリフォードユニタリを用いてクラスタ間の効率的な切り替えを行うansatzを設計し、各クラスタのパラメータ化された単一キュービット回転の層を補完する。 数値シミュレーションにより,異なる量子化学ハミルトニアンの基底状態エネルギーを正確に決定する手法の有効性を実証する。 その結果,様々な量子コンピューティングアプリケーションに対する問題に触発されたansatzの設計手法の適用可能性と可能性について考察した。

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