論文の概要: Observable-Driven Speed-ups in Quantum Simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14497v1
• Date: Fri, 19 Jul 2024 17:49:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-22 16:35:50.889501
• Title: Observable-Driven Speed-ups in Quantum Simulations
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションにおける観測可能駆動スピードアップ
• Authors: Wenjun Yu, Jue Xu, Qi Zhao,
• Abstract要約: 観測可能な知識が量子シミュレーションをいかに加速するかを明らかにする。 短時間のシミュレーションでは、サイズに依存しないエラーを実現するために製品公式を意図的に設計し、調整する。 任意の時間シミュレーションでは、パウリ累積構造を持つ可観測衛星が平均誤差を減少させるのが一般的である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.882098830118638
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum technology advances, quantum simulation becomes increasingly promising, with significant implications for quantum many-body physics and quantum chemistry. Despite being one of the most accessible simulation methods, the product formula encounters challenges due to the pessimistic gate count estimation. In this work, we elucidate how observable knowledge can accelerate quantum simulations. By focusing on specific families of observables, we reduce product-formula simulation errors and gate counts in both short-time and arbitrary-time scenarios. For short-time simulations, we deliberately design and tailor product formulas to achieve size-independent errors for local and certain global observables. In arbitrary-time simulations, we reveal that Pauli-summation structured observables generally reduce average errors. Specifically, we obtain quadratic error reductions proportional to the number of summands for observables with evenly distributed Pauli coefficients. Our advanced error analyses, supported by numerical studies, indicate improved gate count estimation. We anticipate that the explored speed-ups can pave the way for efficiently realizing quantum simulations and demonstrating advantages on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子技術が進歩するにつれて、量子シミュレーションはますます有望になり、量子多体物理学や量子化学に大きな影響を及ぼす。 最もアクセシブルなシミュレーション手法の1つであるにもかかわらず、製品公式は悲観的なゲート数推定のために困難に直面する。 本研究では,観測可能な知識が量子シミュレーションをいかに加速するかを明らかにする。 オブザーバブルの特定のファミリーに焦点を当てることで、短時間と任意の時間の両方のシナリオにおいて、製品とフォームのシミュレーションエラーとゲート数を減らすことができる。 短時間のシミュレーションでは,局所的および特定の大域的観測物に対して,大きさに依存しない誤差を実現するために,製品公式を意図的に設計・調整する。 任意の時間シミュレーションでは、パウリ累積構造を持つ可観測衛星が平均誤差を減少させるのが一般的である。 具体的には、均等に分散されたパウリ係数を持つ観測可能天体の総和数に比例した2次誤差削減を求める。 数値実験により得られた高度な誤差解析は, ゲート数推定の改善を示唆している。 探索されたスピードアップは、量子シミュレーションを効率的に実現し、短期的な量子デバイスに利点を示すための道を開くことができると期待する。

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