論文の概要: Towards Efficient Quantum Computing for Quantum Chemistry: Reducing Circuit Complexity with Transcorrelated and Adaptive Ansatz Techniques
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16659v2
- Date: Wed, 17 Apr 2024 12:23:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-19 00:06:38.101751
- Title: Towards Efficient Quantum Computing for Quantum Chemistry: Reducing Circuit Complexity with Transcorrelated and Adaptive Ansatz Techniques
- Title（参考訳）: 量子化学の効率的な量子コンピューティングを目指して:トランスコラートおよび適応アンザッツ法による回路複雑度低減
- Authors: Erika Magnusson, Aaron Fitzpatrick, Stefan Knecht, Martin Rahm, Werner Dobrautz,
- Abstract要約: この研究は、Transcorrelated (TC) アプローチと適応量子アンゼの併用による回路深さの低減方法を示す。
本研究は, 適応型アンサーゼとTC法を組み合わせることで, 小型, 耐雑音性, 容易に最適化できる量子回路が得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The near-term utility of quantum computers is hindered by hardware constraints in the form of noise. One path to achieving noise resilience in hybrid quantum algorithms is to decrease the required circuit depth -- the number of applied gates -- to solve a given problem. This work demonstrates how to reduce circuit depth by combining the transcorrelated (TC) approach with adaptive quantum ans\"atze and their implementations in the context of variational quantum imaginary time evolution (AVQITE). The combined TC-AVQITE method is used to calculate ground state energies across the potential energy surfaces of H$_4$, LiH, and H$_2$O. In particular, H$_4$ is a notoriously difficult case where unitary coupled cluster theory, including singles and doubles excitations, fails to provide accurate results. Adding TC yields energies close to the complete basis set (CBS) limit while reducing the number of necessary operators -- and thus circuit depth -- in the adaptive ans\"atze. The reduced circuit depth furthermore makes our algorithm more noise-resilient and accelerates convergence. Our study demonstrates that combining the TC method with adaptive ans\"atze yields compact, noise-resilient, and easy-to-optimize quantum circuits that yield accurate quantum chemistry results close to the CBS limit.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの短期的な実用性は、ノイズという形でハードウェアの制約によって妨げられている。
ハイブリッド量子アルゴリズムにおけるノイズレジリエンスを達成するための道の1つは、与えられた問題を解決するために必要な回路深さ、すなわち応用ゲートの数を減らすことである。
本研究は,変分量子想像時間進化(AVQITE)の文脈において,トランスコリックス(TC)アプローチと適応量子アンセアゼとその実装を組み合わせることで回路深さを低減する方法を示す。
組み合わせたTC-AVQITE法は、H$_4$, LiH, H$_2$Oのポテンシャルエネルギー面における基底状態エネルギーを計算するために用いられる。
特に、H$_4$は単体や二重励起を含む一元結合クラスタ理論が正確な結果を与えることができないという、非常に難しいケースである。
TC を追加すると、適応 ans\atze において必要な演算子(つまり回路深さ)の数を減らしながら、完全基底集合 (CBS) の極限に近いエネルギーが得られる。
さらに回路深さの低減により,よりノイズ耐性が増し,収束が加速される。
本研究は, 適応型 ans\atze とTC 法を組み合わせることで, CBS 限界に近い精度の量子化学結果が得られる小型, 耐雑音性, 最適化容易な量子回路が得られることを示す。
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