論文の概要: Noise-induced shallow circuits and absence of barren plateaus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13927v2
- Date: Thu, 10 Oct 2024 17:00:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-11 14:27:44.013402
- Title: Noise-induced shallow circuits and absence of barren plateaus
- Title（参考訳）: 騒音誘起浅部回路とバレン高原の欠如
- Authors: Antonio Anna Mele, Armando Angrisani, Soumik Ghosh, Sumeet Khatri, Jens Eisert, Daniel Stilck França, Yihui Quek,
- Abstract要約: 雑音がほとんどの量子回路を効果的に対数深度に切り離すことを示す。
次に,非単位雑音下での量子回路は,局所可観測物からなるコスト関数に対するバレンプラトーの欠如を証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5295633594332334
- License:
- Abstract: Motivated by realistic hardware considerations of the pre-fault-tolerant era, we comprehensively study the impact of uncorrected noise on quantum circuits. We first show that any noise `truncates' most quantum circuits to effectively logarithmic depth, in the task of estimating observable expectation values. We then prove that quantum circuits under any non-unital noise exhibit lack of barren plateaus for cost functions composed of local observables. But, by leveraging the effective shallowness, we also design an efficient classical algorithm to estimate observable expectation values within any constant additive accuracy, with high probability over the choice of the circuit, in any circuit architecture. The runtime of the algorithm is independent of circuit depth, and for any inverse-polynomial target accuracy, it operates in polynomial time in the number of qubits for one-dimensional architectures and quasi-polynomial time for higher-dimensional ones. Taken together, our results showcase that, unless we carefully engineer the circuits to take advantage of the noise, it is unlikely that noisy quantum circuits are preferable over shallow quantum circuits for algorithms that output observable expectation value estimates, like many variational quantum machine learning proposals. Moreover, we anticipate that our work could provide valuable insights into the fundamental open question about the complexity of sampling from (possibly non-unital) noisy random circuits.
- Abstract（参考訳）: プリフォールト・トレラント時代の現実的なハードウェア的考察により、不正確なノイズが量子回路に与える影響を包括的に研究する。
まず、観測可能な期待値を推定するタスクにおいて、最も多くの量子回路を効果的に対数深度に'トランケート'することを示す。
次に,非単位雑音下での量子回路は,局所可観測物からなるコスト関数に対するバレンプラトーの欠如を証明した。
しかし, 有効浅度を利用して, 回路選択の確率が高く, 一定の加算精度で観測可能な期待値を推定する, 効率的な古典的アルゴリズムも設計する。
アルゴリズムの実行時間は回路深さとは独立であり、逆ポリノミカル目標精度では1次元アーキテクチャのキュービット数と高次元アーキテクチャの準ポリノミカル時間で多項式時間で動作する。
その結果、ノイズを生かすために回路を慎重に設計しない限り、多くの変分量子機械学習の提案のように観測可能な期待値推定を出力するアルゴリズムにおいて、ノイズの多い量子回路の方が浅い量子回路よりも好ましくないことが判明した。
さらに,本研究は,(単体でない)ノイズランダム回路からのサンプリングの複雑さに関する基本的なオープンな問題に対する貴重な洞察を与えることができると期待している。
関連論文リスト
- A polynomial-time classical algorithm for noisy quantum circuits [1.2708457954150887]
雑音量子回路のための時空古典的アルゴリズムを提供する。
我々のアプローチは、雑音が非局所的相関を指数的に減衰させるという直感に基づいている。
定音率の場合、ほとんどの入力状態において誤差緩和が効率的である任意の量子回路は、古典的にはほとんどの入力状態においてシミュレート可能である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-17T17:48:39Z) - Noise-tolerant learnability of shallow quantum circuits from statistics and the cost of quantum pseudorandomness [0.0]
量子過程を学習するための量子統計クエリの自然な堅牢性を証明する。
定深量子回路の学習アルゴリズムを量子統計クエリ設定に適用する。
量子統計的クエリから量子しきい値探索問題の難しさを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-20T14:55:20Z) - Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。
我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-31T01:02:16Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-10T22:33:00Z) - Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips [11.364693110852738]
超伝導量子回路におけるロバスト量子ゲートの実験的実現について報告する。
我々の研究は、ノイズ耐性複素量子回路を実現するための汎用的なツールボックスを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-03T16:12:35Z) - Quantum circuit debugging and sensitivity analysis via local inversions [62.997667081978825]
本稿では,回路に最も影響を及ぼす量子回路の断面をピンポイントする手法を提案する。
我々は,IBM量子マシン上に実装されたアルゴリズム回路の例に応用して,提案手法の実用性と有効性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-12T19:39:31Z) - Limitations of variational quantum algorithms: a quantum optimal
transport approach [11.202435939275675]
我々は、ノイズとノイズレスの両体制において、標準NISQ提案の極めて厳密な境界を得る。
境界は、QAOAのような両方の回路モデルアルゴリズムと、量子アニールのような連続時間アルゴリズムの性能を制限する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-07T13:58:44Z) - Gaussian initializations help deep variational quantum circuits escape
from the barren plateau [87.04438831673063]
近年、変分量子回路は量子シミュレーションや量子機械学習に広く用いられている。
しかし、ランダムな構造を持つ量子回路は、回路深さと量子ビット数に関して指数関数的に消える勾配のため、トレーニング容易性が低い。
この結果、ディープ量子回路は実用的なタスクでは実現できないという一般的な信念が導かれる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-17T15:06:40Z) - Probabilistic error cancellation with sparse Pauli-Lindblad models on
noisy quantum processors [0.7299729677753102]
本稿では,大規模量子デバイスに相関するノイズやスケールを捕捉できるスパースノイズモデルを学習し,逆転するプロトコルを提案する。
これらの進歩により、クロストークエラーを伴う超伝導量子プロセッサ上でのPECの実証が可能となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-24T18:40:43Z) - Quantum circuit architecture search for variational quantum algorithms [88.71725630554758]
本稿では、QAS(Quantum Architecture Search)と呼ばれるリソースと実行時の効率的なスキームを提案する。
QASは、よりノイズの多い量子ゲートを追加することで得られる利点と副作用のバランスをとるために、自動的にほぼ最適アンサッツを求める。
数値シミュレータと実量子ハードウェアの両方に、IBMクラウドを介してQASを実装し、データ分類と量子化学タスクを実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-20T12:06:27Z) - Boundaries of quantum supremacy via random circuit sampling [69.16452769334367]
Googleの最近の量子超越性実験は、量子コンピューティングがランダムな回路サンプリングという計算タスクを実行する遷移点を示している。
観測された量子ランタイムの利点の制約を、より多くの量子ビットとゲートで検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-05T20:11:53Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。