論文の概要: Noise-Tolerant Quantum Algorithm for Ground State Energy Estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.09091v2
- Date: Fri, 17 May 2024 14:00:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-20 20:13:41.716671
- Title: Noise-Tolerant Quantum Algorithm for Ground State Energy Estimation
- Title（参考訳）: 地中エネルギー推定のための耐雑音量子アルゴリズム
- Authors: Erenay Karacan, Yanbin Chen, Christian B. Mendl,
- Abstract要約: 地中エネルギー推定のための雑音耐性ハミルトニアンのシミュレーションアルゴリズムを提案する。
絶対誤差率の2～3桁の改善を連続的に達成できることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13108652488669736
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: One of the most promising applications of quantum computers is to simulate physical systems, leveraging their inherent quantum behavior to achieve an advantage over classical computation. In this work, we present a noise-tolerant Hamiltonian simulation algorithm for ground-state energy estimation. Our method surmounts stochastic sampling limitations to estimate expectation values. It is based on an adaptive sequence of fuzzy bisection searches to estimate the ground state energy digit by digit, with a trade-off between increasing the simulation time and decreasing the absolute error rate. It builds upon the Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices (QETU) algorithm, and it delivers good approximations in simulations with local, two-qubit gate depolarizing probability up to 1e-3, specifically for Hamiltonians that anti-commute with a Pauli string. To demonstrate the key results in this work, we ran simulations with different system Hamiltonians, system sizes, and time evolution encoding methods on classical computers using Qiskit. We compare the performance with other existing methods and show that we can consistently achieve two to three orders of magnitude improvement in the absolute error rate.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの最も有望な応用の1つは、物理系をシミュレートし、それら固有の量子挙動を活用し、古典的な計算よりも優位性を得ることである。
本研究では,地中エネルギー推定のための雑音耐性ハミルトニアンのシミュレーションアルゴリズムを提案する。
提案手法は,予測値の推定に確率的サンプリング制限を上乗せする。
ファジィ二項探索の適応シーケンスに基づいて、基底状態エネルギー桁を桁単位で推定し、シミュレーション時間の増加と絶対誤差率の低下の間にトレードオフがある。
量子固有値変換(Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices, QETU)アルゴリズムに基づいており、局所的な2量子ゲート脱分極確率を最大1e-3とするシミュレーションにおいて優れた近似を与える。
本研究の重要な成果を示すために,Qiskit を用いて,異なるシステムハミルトン,システムサイズ,時間進化符号化法を用いてシミュレーションを行った。
我々は,既存の手法と比較し,絶対誤差率の2～3桁の改善を連続的に達成できることを示す。
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