論文の概要: Reducing the runtime of fault-tolerant quantum simulations in chemistry
through symmetry-compressed double factorization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.03502v1
- Date: Wed, 6 Mar 2024 07:11:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 15:54:03.192730
- Title: Reducing the runtime of fault-tolerant quantum simulations in chemistry
through symmetry-compressed double factorization
- Title（参考訳）: 対称性圧縮二重因子分解による化学におけるフォールトトレラント量子シミュレーションのランタイム削減
- Authors: Dario Rocca, Cristian L. Cortes, Jerome Gonthier, Pauline J.
Ollitrault, Robert M. Parrish, Gian-Luca Anselmetti, Matthias Degroote,
Nikolaj Moll, Raffaele Santagati, Michael Streif
- Abstract要約: そこで本研究では,ハミルトニアンの圧縮二重因数分解と対称性シフト技術を組み合わせた対称性圧縮二重因数分解(SCDF)手法を導入し,その1-ノルム値を大幅に低減する。
ここで考慮された系について、SCDFはトフォリゲート数(英語版)を2倍分解あるいはテンソルハイパーコントラクションの他の変種と比較して小さくする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum phase estimation based on qubitization is the state-of-the-art
fault-tolerant quantum algorithm for computing ground-state energies in
chemical applications. In this context, the 1-norm of the Hamiltonian plays a
fundamental role in determining the total number of required iterations and
also the overall computational cost. In this work, we introduce the
symmetry-compressed double factorization (SCDF) approach, which combines a
compressed double factorization of the Hamiltonian with the symmetry shift
technique, significantly reducing the 1-norm value. The effectiveness of this
approach is demonstrated numerically by considering various benchmark systems,
including the FeMoco molecule, cytochrome P450, and hydrogen chains of
different sizes. To compare the efficiency of SCDF to other methods in absolute
terms, we estimate Toffoli gate requirements, which dominate the execution time
on fault-tolerant quantum computers. For the systems considered here, SCDF
leads to a sizeable reduction of the Toffoli gate count in comparison to other
variants of double factorization or even tensor hypercontraction, which is
usually regarded as the most efficient approach for qubitization.
- Abstract（参考訳）: 量子化に基づく量子位相推定は、化学応用における基底状態エネルギーの計算のための最先端のフォールトトレラント量子アルゴリズムである。
この文脈では、ハミルトニアンの1ノルムは必要な反復の総数と全体の計算コストを決定する上で基本的な役割を果たす。
本研究では,ハミルトニアンの圧縮二重分解と対称性シフト技術を組み合わせた対称性圧縮二重分解(SCDF)手法を導入し,1-ノルム値を大幅に低減する。
本手法の有効性は, フェモコ分子, シトクロムp450, 水素鎖など様々な指標系を考慮し, 数値的に検証した。
scdfの効率を他の手法と絶対的に比較するために,フォールトトレラント量子コンピュータの実行時間を支配する toffoli ゲート要件を推定する。
ここで考慮されたシステムでは、scdfは二重因子分解やテンソル超縮約の他の変種と比較してトッフォリゲート数を小さくし、これは一般的に量子化の最も効率的なアプローチと見なされる。
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