論文の概要: Bayesian Optimization Priors for Efficient Variational Quantum Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14627v1
- Date: Thu, 20 Jun 2024 18:00:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-24 18:23:10.675681
- Title: Bayesian Optimization Priors for Efficient Variational Quantum Algorithms
- Title（参考訳）: 効率的な変分量子アルゴリズムのためのベイズ最適化
- Authors: Farshud Sorourifar, Diana Chamaki, Norm M. Tubman, Joel A. Paulson, David E. Bernal Neira,
- Abstract要約: 量子コンピュータは現在、量子量子アルゴリズム(VQA)と呼ばれる量子古典的なアプローチで問題を解決している。
本稿では,時間当たりのショット数を削減できる基本計算最適化のためのハイブリッドフレームワークを提案する。
この2つの特徴を用いて,提案手法がVQA内でのシミュレーション実装を統計的に上回っていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers currently rely on a hybrid quantum-classical approach known as Variational Quantum Algorithms (VQAs) to solve problems. Still, there are several challenges with VQAs on the classical computing side: it corresponds to a black-box optimization problem that is generally non-convex, the observations from the quantum hardware are noisy, and the quantum computing time is expensive. The first point is inherent to the problem structure; as a result, it requires the classical part of VQAs to be solved using global optimization strategies. However, there is a trade-off between cost and accuracy; typically, quantum computers return a set of bit strings, where each bitstring is referred to as a shot. The probabilistic nature of quantum computing (QC) necessitates many shots to measure the circuit accurately. Since QC time is charged per shot, reducing the number of shots yields cheaper and less accurate observations. Recently, there has been increasing interest in using basic Bayesian optimization (BO) methods to globally optimize quantum circuit parameters. This work proposes two modifications to the basic BO framework to provide a shot-efficient optimization strategy for VQAs. Specifically, we provide a means to place a prior on the periodicity of the rotation angles and a framework to place a topological prior using few-shot quantum circuit observations. We demonstrate the effectiveness of our proposed approach through an ablation study, showing that using both proposed features statistically outperforms a standard BO implementation within VQAs for computational chemistry simulations.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは現在、問題を解くために変分量子アルゴリズム(VQA)と呼ばれるハイブリッド量子古典的アプローチに依存している。
一般に非凸であるブラックボックス最適化問題に対応しており、量子ハードウェアからの観測はノイズが多く、量子コンピューティング時間は高価である。
最初の点は問題構造に固有のものであり、結果として、VQAの古典的な部分を大域最適化戦略を用いて解く必要がある。
しかし、コストと精度の間にはトレードオフがあり、通常、量子コンピュータはビット文字列のセットを返し、それぞれのビットストリングをショットと呼ぶ。
量子コンピューティング(QC)の確率論的性質は、回路を正確に測定するために多くのショットを必要とする。
ショットあたりのQC時間は課金されるので、ショットの数を減らすことで、より安価で精度の低い観察が可能になる。
近年,量子回路パラメータのグローバルな最適化にベージアン最適化(BO)法を用いることへの関心が高まっている。
本研究は、VQAのショット効率最適化戦略を提供するため、基本的なBOフレームワークに2つの修正を加えることを提案する。
具体的には、回転角の周期性に先行を配置する手段と、数ショットの量子回路観測を用いて位相的先行を配置する枠組みを提供する。
本稿では, 計算化学シミュレーションにおいて, VQA 内での標準 BO 実装を統計的に上回る性能を有することを示すアブレーション実験により, 提案手法の有効性を実証する。
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