論文の概要: Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.04620v1
• Date: Sat, 6 Apr 2024 12:51:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-09 20:19:42.393632
• Title: Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation
• Title（参考訳）: 励起状態計算のためのフィードバックに基づく量子アルゴリズム
• Authors: Salahuddin Abdul Rahman, Özkan Karabacak, Rafal Wisniewski,
• Abstract要約: 本稿では、フィードバックに基づく量子アルゴリズムにおける量子回路の階層的構成と、新しいリアプノフ関数に基づく新しいフィードバック法則を組み合わせることで、量子回路パラメータを割り当てる新しい設計手法を提案する。 我々は、このアルゴリズムを実証的な例を通して、および量子化学の応用を通して実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6554326244334868
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recently, feedback-based quantum algorithms have been introduced to calculate the ground states of Hamiltonians, inspired by quantum Lyapunov control theory. This paper aims to generalize these algorithms to the problem of calculating an eigenstate of a given Hamiltonian, assuming that the lower energy eigenstates are known. To this aim, we propose a new design methodology that combines the layer-wise construction of the quantum circuit in feedback-based quantum algorithms with a new feedback law based on a new Lyapunov function to assign the quantum circuit parameters. We present two approaches for evaluating the circuit parameters: one based on the expectation and overlap estimation of the terms in the feedback law and another based on the gradient of the Lyapunov function. We demonstrate the algorithm through an illustrative example and through an application in quantum chemistry. To assess its performance, we conduct numerical simulations and execution on IBM's superconducting quantum computer.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子リアプノフ制御理論にインスパイアされたハミルトニアンの基底状態を計算するために、フィードバックに基づく量子アルゴリズムが導入された。 本稿では、これらのアルゴリズムを、低エネルギー固有状態が知られていると仮定して、与えられたハミルトニアンの固有状態を計算する問題に一般化することを目的とする。 そこで本研究では、フィードバックに基づく量子アルゴリズムにおける量子回路の階層的構成と、新しいリアプノフ関数に基づく新しいフィードバック法則を組み合わせ、量子回路パラメータを割り当てる新しい設計手法を提案する。 本稿では、フィードバック法則における項の期待と重複推定に基づく回路パラメータの評価と、リアプノフ関数の勾配に基づく2つの手法を提案する。 我々は、このアルゴリズムを実証的な例を通して、および量子化学の応用を通して実証する。 その性能を評価するため、IBMの超伝導量子コンピュータ上で数値シミュレーションと実行を行う。

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