論文の概要: Variational Optimization for Quantum Problems using Deep Generative Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18041v1
• Date: Sun, 28 Apr 2024 00:58:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-04-30 18:02:54.170088
• Title: Variational Optimization for Quantum Problems using Deep Generative Networks
• Title（参考訳）: 深部生成ネットワークを用いた量子問題の変分最適化
• Authors: Lingxia Zhang, Xiaodie Lin, Peidong Wang, Kaiyan Yang, Xiao Zeng, Zhaohui Wei, Zizhu Wang,
• Abstract要約: 生成モデルに基づく変分最適化アルゴリズムの設計法を提案する。 VGONを3つの量子タスクに適用する: 絡み込み検出プロトコルの最良の状態を見つける、変分量子回路を持つ1次元量子スピンモデルの基底状態を見つける、多体量子ハミルトンの退化基底状態を生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.011023101133953
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optimization is one of the keystones of modern science and engineering. Its applications in quantum technology and machine learning helped nurture variational quantum algorithms and generative AI respectively. We propose a general approach to design variational optimization algorithms based on generative models: the Variational Generative Optimization Network (VGON). To demonstrate its broad applicability, we apply VGON to three quantum tasks: finding the best state in an entanglement-detection protocol, finding the ground state of a 1D quantum spin model with variational quantum circuits, and generating degenerate ground states of many-body quantum Hamiltonians. For the first task, VGON greatly reduces the optimization time compared to stochastic gradient descent while generating nearly optimal quantum states. For the second task, VGON alleviates the barren plateau problem in variational quantum circuits. For the final task, VGON can identify the degenerate ground state spaces after a single stage of training and generate a variety of states therein.
• Abstract（参考訳）: 最適化は現代科学と工学のキーストーンの1つだ。 その量子技術と機械学習への応用は、それぞれ変分量子アルゴリズムと生成AIを育むのに役立った。 本稿では,変分生成最適化ネットワーク(VGON)という,生成モデルに基づく変分最適化アルゴリズムの設計手法を提案する。 広範に適用可能性を示すために、VGONを3つの量子タスクに適用する: 絡み込み検出プロトコルの最良の状態を見つける、変分量子回路を持つ1次元量子スピンモデルの基底状態を見つける、多体量子ハミルトンの退化基底状態を生成する。 最初のタスクでは、VGONは、ほぼ最適な量子状態を生成しながら、確率勾配降下と比較して、最適化時間を大幅に短縮する。 2つ目の課題として、VGONは変分量子回路におけるバレンプラトー問題を緩和する。 最終作業のために、VGONは訓練の単一段階の後に退化した基底状態空間を識別し、そこで様々な状態を生成する。

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