論文の概要: Feedback-based Quantum Algorithm Inspired by Counterdiabatic Driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.15303v1
• Date: Sat, 27 Jan 2024 05:41:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-30 19:03:29.712312
• Title: Feedback-based Quantum Algorithm Inspired by Counterdiabatic Driving
• Title（参考訳）: 反断熱駆動によるフィードバック型量子アルゴリズム
• Authors: Rajesh K. Malla, Hiroki Sukeno, Hongye Yu, Tzu-Chieh Wei, Andreas Weichselbaum, and Robert M. Konik
• Abstract要約: 本稿では,量子リアプノフ制御と反断熱駆動プロトコルを統合することにより,大幅な拡張を提案する。 我々は,1次元量子イジングスピン鎖の基底状態の生成にアルゴリズムを適用した。 この加速は量子回路の深さを減らし、潜在的な量子コンピュータの実装にとって重要な指標となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.32985979395737786
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In recent quantum algorithmic developments, a feedback-based approach has shown promise for preparing quantum many-body system ground states and solving combinatorial optimization problems. This method utilizes quantum Lyapunov control to iteratively construct quantum circuits. Here, we propose a substantial enhancement by integrating quantum Lyapunov control with the counterdiabatic driving protocol, a key concept from quantum adiabaticity. Our approach introduces an additional control field inspired by counterdiabatic driving. We apply our algorithm to prepare ground states in one-dimensional quantum Ising spin chains. Comprehensive simulations demonstrate a remarkable acceleration in population transfer to low-energy states within a significantly reduced time frame compared to conventional feedback-based quantum algorithms. This acceleration translates to a reduced quantum circuit depth, a critical metric for potential quantum computer implementation. We validate our algorithm on the IBM cloud computer, highlighting its efficacy in expediting quantum computations for many-body systems and combinatorial optimization problems.
• Abstract（参考訳）: 最近の量子アルゴリズム開発において、フィードバックに基づくアプローチは、量子多体系の基底状態を作成し、組合せ最適化問題を解くことを約束している。 この方法は量子リアプノフ制御を利用して反復的に量子回路を構成する。 本稿では,量子リアプノフ制御を反断熱駆動プロトコルと統合し,量子断熱から重要な概念とする。 提案手法は,反断熱駆動にインスパイアされた追加の制御場を導入する。 我々は,1次元量子イジングスピン鎖の基底状態の生成にアルゴリズムを適用した。 包括的シミュレーションは、従来のフィードバックベースの量子アルゴリズムと比較して、大幅に削減された時間枠内で、人口移動の低エネルギー状態への著しい加速を示す。 この加速は量子回路の深さを減らし、潜在的な量子コンピュータの実装にとって重要な指標となる。 このアルゴリズムをibm cloud computer上で検証し,多体システムと組合せ最適化問題に対する量子計算の高速化の有効性を強調した。

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