論文の概要: Quantum Zeno Monte Carlo for computing observables

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02763v3
• Date: Thu, 9 May 2024 04:06:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-10 17:39:27.498925
• Title: Quantum Zeno Monte Carlo for computing observables
• Title（参考訳）: 観測値計算のための量子Zeno Monte Carlo
• Authors: Mancheon Han, Hyowon Park, Sangkook Choi,
• Abstract要約: 我々はQuantum Zeno Monte Carlo (QZMC)と呼ばれる古典量子ハイブリッドアルゴリズムを導入する。 QZMCは計算コストを実証しながらノイズやトロッターエラーを処理できる。 量子位相推定と比較すると、QZMCは量子回路の深さを著しく減らしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The recent development of logical quantum processors signifies a pivotal moment in the progression from the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) era to the fault-tolerant quantum computing (FTQC) era. These advanced devices are poised to alter the approach to problems that challenge classical computation methods. By transforming such problems into Hamiltonian frameworks and exploiting quantum mechanical properties, these processors have the potential to address complex issues within a polynomial computational time. However, despite their advancements, these processors remain vulnerable to disruptive noise, highlighting the need for robust quantum algorithms designed to manage noise effectively. In response to this need, we introduce a new classical-quantum hybrid algorithm termed Quantum Zeno Monte Carlo (QZMC). QZMC is capable of handling device noises and Trotter errors while demonstrating polynomial computational cost. This algorithm combines the quantum Zeno effect with Monte Carlo integration techniques, facilitating multi-step transitions toward targeted eigenstates of the Hamiltonian problem. Notably, QZMC does not require overlap between the initial state and the target state, nor does it depend on variational parameters. It can compute static and dynamic properties of the targeted states, including ground state energy, excited state energies, and Green's functions. Compared to quantum phase estimation, QZMC offers a significantly reduced quantum circuit depth. These features make QZMC an important algorithm for navigating the current transitional phase in quantum computing and beyond.
• Abstract（参考訳）: 論理量子プロセッサの最近の発展は、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)時代からフォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)時代への進展における重要な瞬間を示している。 これらの先進的なデバイスは、古典的な計算手法に挑戦する問題に対するアプローチを変更することを目的としている。 このような問題をハミルトンのフレームワークに変換し、量子力学特性を利用することにより、これらのプロセッサは多項式計算時間内で複雑な問題に対処する可能性がある。 しかし、その進歩にもかかわらず、これらのプロセッサは破壊的なノイズに弱いままであり、ノイズを効果的に管理するために設計された堅牢な量子アルゴリズムの必要性を強調している。 この要求に応えるために、Quantum Zeno Monte Carlo (QZMC)と呼ばれる古典量子ハイブリッドアルゴリズムを導入する。 QZMCは、多項式計算コストを実証しながらデバイスノイズやトロッターエラーを処理できる。 このアルゴリズムは、量子ゼノ効果とモンテカルロ積分技術を組み合わせて、ハミルトン問題の標的固有状態への多段階遷移を容易にする。 特に、QZMCは初期状態とターゲット状態の重複を必要としない。 ターゲット状態の静的および動的特性、例えば基底状態エネルギー、励起状態エネルギー、グリーン関数を計算できる。 量子位相推定と比較すると、QZMCは量子回路の深さを著しく減らしている。 これらの特徴により、QZMCは量子コンピューティングなどにおける現在の遷移フェーズをナビゲートするための重要なアルゴリズムとなっている。

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