論文の概要: Integrating Quantum Algorithms Into Classical Frameworks: A Predictor-corrector Approach Using HHL
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19996v1
- Date: Fri, 28 Jun 2024 15:31:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-01 16:20:56.607067
- Title: Integrating Quantum Algorithms Into Classical Frameworks: A Predictor-corrector Approach Using HHL
- Title（参考訳）: 量子アルゴリズムを古典的フレームワークに統合する:HHLを用いた予測・補正手法
- Authors: Omer Rathore, Alastair Basden, Nicholas Chancellor, Halim Kusumaatmaja,
- Abstract要約: 我々は、Harrow, Hassidim and Lloyd (HHL) によって提案された方程式の線形系に対するよく知られたアルゴリズムを、直接解法ではなく予測子-相関子に適応させることにより適用する。
この戦略は、多くの古典的アルゴリズムでよく見られる計算コストの高いステップのインテリジェントな省略を可能にし、同時に量子状態の抽出に関連する悪名高い読み出し問題を緩和する。
このアプローチの汎用性は、滑らかな粒子流体力学、プラズマシミュレーション、反応性流れ構成など、様々な分野の応用を通して説明される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.562479170374811
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The application of quantum algorithms to classical problems is generally accompanied by significant bottlenecks when transferring data between quantum and classical states, often negating any intrinsic quantum advantage. Here we address this challenge for a well-known algorithm for linear systems of equations, originally proposed by Harrow, Hassidim and Lloyd (HHL), by adapting it into a predictor-corrector instead of a direct solver. Rather than seeking the solution at the next time step, the goal now becomes determining the change between time steps. This strategy enables the intelligent omission of computationally costly steps commonly found in many classical algorithms, while simultaneously mitigating the notorious readout problems associated with extracting solutions from a quantum state. Random or regularly performed skips instead lead to simulation failure. We demonstrate that our methodology secures a useful polynomial advantage over a conventional application of the HHL algorithm. The practicality and versatility of the approach are illustrated through applications in various fields such as smoothed particle hydrodynamics, plasma simulations, and reactive flow configurations. Moreover, the proposed algorithm is well suited to run asynchronously on future heterogeneous hardware infrastructures and can effectively leverage the synergistic strengths of classical as well as quantum compute resources.
- Abstract（参考訳）: 古典的問題への量子アルゴリズムの適用は一般に、量子状態と古典的状態の間でデータを転送する際の重大なボトルネックを伴う。
ここでは、Harrow, Hassidim and Lloyd (HHL) によって提案された方程式の線形系に対するよく知られたアルゴリズムについて、直接解法ではなく予測子-相関子に適応させることにより、この問題に対処する。
次のステップでソリューションを探すのではなく、目標が時間ステップ間の変化を決定するようになったのです。
この戦略は、多くの古典的アルゴリズムでよく見られる計算コストのかかるステップのインテリジェントな省略を可能にすると同時に、量子状態から解を抽出することに関連する悪名高い読み出し問題を緩和する。
ランダムまたは定期的に実行されたスキップは、代わりにシミュレーションの失敗につながる。
提案手法は,従来のHHLアルゴリズムよりも有用な多項式の優位性を確保できることを示す。
このアプローチの実用性と汎用性は、滑らかな粒子流体力学、プラズマシミュレーション、反応性流れ構成などの様々な分野の応用を通して説明される。
さらに、提案アルゴリズムは、将来の異種ハードウェアインフラストラクチャ上で非同期に動作するのに適しており、古典的および量子計算資源の相乗的強みを効果的に活用することができる。
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