論文の概要: Robust Experimental Signatures of Phase Transitions in the Variational Quantum Eigensolver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18953v2
• Date: Thu, 30 May 2024 19:00:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-03 19:42:50.752419
• Title: Robust Experimental Signatures of Phase Transitions in the Variational Quantum Eigensolver
• Title（参考訳）: 変分量子固有解法における相転移のロバストな実験的シグナチャ
• Authors: Kevin Lively, Tim Bode, Jochen Szangolies, Jian-Xin Zhu, Benedikt Fauseweh,
• Abstract要約: 変分量子固有解法(VQE)は量子古典アルゴリズムの候補として広く考えられている。 本研究では、複数のIBMデバイスを用いて、複数の位相様領域を持つ有限サイズのスピンモデルを探索する。
• 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 Variational Quantum Eigensolver (VQE) is widely considered to be a promising candidate for a quantum-classical algorithm which could achieve near-term quantum advantage. However, current levels of hardware noise can require extensive application of error-mitigation techniques to achieve reliable computations. In this work, we use several IBM devices to explore a finite-size spin model with multiple `phase-like' regions characterized by distinct ground-state configurations. Using pre-optimized VQE solutions, we demonstrate that in contrast to calculating the energy, where zero-noise extrapolation is required in order to obtain qualitatively accurate yet still unreliable results, calculations of the energy derivative, two-site spin correlation functions, and the fidelity susceptibility yield accurate behavior across multiple regions, even with minimal or no application of error-mitigation approaches. Taken together, these sets of observables could be used to identify level crossings in VQE solutions in a simple and noise-robust manner, with potential near-term application to identifying quantum phase transitions, avoided crossings and non-adiabatic conical intersections in electronic structure calculations.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法(VQE)は、短期的な量子優位性を実現する量子古典的アルゴリズムの候補として広く考えられている。 しかし、ハードウェアノイズの現在のレベルは、信頼性の高い計算を実現するためにエラー軽減手法を広範囲に適用する必要がある。 本研究では、複数のIBMデバイスを用いて、異なる基底状態構成を特徴とする複数の「位相様」領域を持つ有限サイズのスピンモデルを探索する。 事前最適化されたVQE解を用いて、定性的に正確だが信頼できない結果を得るためにゼロノイズ外挿を必要とするエネルギーの計算とは対照的に、エネルギー微分、二点スピン相関関数の計算、忠実度感受性は、最小あるいはゼロの誤差緩和アプローチであっても、複数の領域にわたって正確な振る舞いをもたらすことを示した。 まとめると、これらの観測可能な集合は、電子構造計算における量子相転移、回避された交差、非断熱円錐交叉を識別するために、VQE溶液の準交叉を単純かつノイズロバストな方法で同定することができる。

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