論文の概要: Probing the limits of variational quantum algorithms for nonlinear ground states on real quantum hardware: The effects of noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16426v2
- Date: Mon, 23 Sep 2024 06:21:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 03:48:22.229351
- Title: Probing the limits of variational quantum algorithms for nonlinear ground states on real quantum hardware: The effects of noise
- Title（参考訳）: 非線形基底状態に対する変分量子アルゴリズムの限界を実量子ハードウェアに求める:雑音の影響
- Authors: Muhammad Umer, Eleftherios Mastorakis, Sofia Evangelou, Dimitris G. Angelakis,
- Abstract要約: 非線形シュリンガー方程式の基底状態を取得するために, 実振幅, ハードウェア効率のアンサッツの表現性について検討する。
量子ハードウェアノイズはエネルギーコスト関数の評価を損なうが、問題の小さなインスタンスは基底状態に一貫して収束する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3713777868185868
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A recently proposed variational quantum algorithm has expanded the horizon of variational quantum computing to nonlinear physics and fluid dynamics. In this work, we probe the ability of such approaches to capture the ground state of the nonlinear Schr\"{o}dinger equation for a range of parameters on real superconducting quantum processors. Specifically, we study the expressivity of real-amplitude, hardware-efficient ansatz to capture the ground state of this nonlinear system across various interaction regimes and implement different noise scenarios in both simulators and cloud processors. Our investigation reveals that although quantum hardware noise impairs the evaluation of the energy cost function, certain small instances of the problem consistently converge to the ground state. We test for a variety of cases on IBM Q superconducting devices and analyze the discrepancies in the energy cost function evaluation due to quantum hardware noise. These discrepancies are absent in the state fidelity estimation because of the shallow state preparation circuit. Our comprehensive analysis offers valuable insights into the practical implementation and advancement of the variational algorithms for nonlinear problems.
- Abstract（参考訳）: 最近提案された変分量子アルゴリズムは、変分量子コンピューティングの地平線を非線形物理学や流体力学に拡張した。
本研究では、実超伝導量子プロセッサ上でのパラメータの範囲に対する非線形Schr\"{o}dinger方程式の基底状態を取得するためのそのような手法の能力を探索する。
具体的には, 実振幅, ハードウェア効率のアンサッツの表現性について検討し, この非線形系の基底状態を様々な相互作用系で捉え, シミュレータとクラウドプロセッサの両方で異なるノイズシナリオを実装した。
本研究により, 量子ハードウェアノイズはエネルギーコスト関数の評価を損なうが, 問題のある小さな事例は基底状態に連続的に収束することがわかった。
我々は、IBM Q超伝導デバイス上で様々なケースを試験し、量子ハードウェアノイズによるエネルギーコスト関数評価の相違を解析した。
これらの不一致は、浅い状態準備回路のため、状態忠実度推定に欠落している。
包括的分析は非線形問題に対する変分アルゴリズムの実践的実装と進歩に関する貴重な知見を提供する。
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