論文の概要: Compact fermionic quantum state preparation with a natural-orbitalizing variational quantum eigensolving scheme
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14170v1
- Date: Thu, 20 Jun 2024 10:23:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 14:21:16.568154
- Title: Compact fermionic quantum state preparation with a natural-orbitalizing variational quantum eigensolving scheme
- Title（参考訳）: 自然軌道化変分量子固有解法によるコンパクトフェルミオン量子状態生成
- Authors: Pauline Besserve, Michel Ferrero, Thomas Ayral,
- Abstract要約: 短期量子状態の準備は、典型的には変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムによって実現される。
本稿では,基本フェルミオンモードの状態を更新したトッピング型VQEを改良したVQE方式を提案する。
固定回路構造では、ショットノイズから過度のオーバーヘッドを発生させることなく、目標状態に近い状態に到達するための回路の能力を高めることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Assemblies of strongly interacting fermions, whether in a condensed-matter or a quantum chemistry context, range amongst the most promising candidate systems for which quantum computing platforms could provide an advantage. Near-term quantum state preparation is typically realized by means of the variational quantum eigensolver (VQE) algorithm. One of the main challenges to a successful implementation of VQE lies in the sensitivity to noise exhibited by deep variational circuits. On the other hand, sufficient depth must be allowed to be able to reach a good approximation to the target state. In this work, we present a refined VQE scheme that consists in topping VQE with state-informed updates of the elementary fermionic modes (spin-orbitals). These updates consist in moving to the natural-orbital basis of the current, converged variational state, a basis we argue eases the task of state preparation. We test the method on the Hubbard model in the presence of experimentally relevant noise levels. For a fixed circuit structure, the method is shown to enhance the capabilities of the circuit to reach a state close to the target state without incurring too much overhead from shot noise. Moreover, coupled with an adaptive VQE scheme that constructs the circuit on the fly, we evidence reduced requirements on the depth of the circuit as the orbitals get updated.
- Abstract（参考訳）: 強い相互作用を持つフェルミオンの集まりは、凝縮物質でも量子化学の文脈でも、量子コンピューティングプラットフォームが利点をもたらす最も有望な候補システムの範囲である。
短期量子状態の準備は、典型的には変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムによって実現される。
VQEの実装を成功させる上での大きな課題の1つは、深い変動回路で示されるノイズに対する感度である。
一方、十分な深さが目標状態への良好な近似に達することを許さなければならない。
そこで本研究では,基本フェルミオンモード(スピン軌道)の状態をインフォームしたVQEをトッピングする改良VQE方式を提案する。
これらの更新は、現在の収束した変動状態の自然な軌道基底に移行することから構成される。
本研究では,実験的なノイズレベルの存在下で,ハバードモデルを用いて実験を行った。
固定回路構造では、ショットノイズから過度のオーバーヘッドを発生させることなく、目標状態に近い状態に到達するための回路の能力を高めることが示される。
さらに、ハエの回路を構成する適応型VQEスキームと組み合わせることで、軌道が更新されるにつれて回路の深さに対する要求が減少することを示す。
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