論文の概要: Adaptive variational quantum dynamics simulations with compressed circuits and fewer measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.06590v1
- Date: Tue, 13 Aug 2024 02:56:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-14 18:46:15.933122
- Title: Adaptive variational quantum dynamics simulations with compressed circuits and fewer measurements
- Title（参考訳）: 圧縮回路を用いた適応変動量子力学シミュレーションと少ない測定
- Authors: Feng Zhang, Cai-Zhuang Wang, Thomas Iadecola, Peter P. Orth, Yong-Xin Yao,
- Abstract要約: AVQDS(T)と呼ばれる適応変分量子力学シミュレーション(AVQDS)法の改良版を示す。
このアルゴリズムは、変分力学の精度の尺度であるマクラクラン距離を一定しきい値以下に保つために、アンザッツ回路に不連結なユニタリゲートの層を適応的に加算する。
また、雑音耐性を増強した変動パラメータに対する線形運動方程式を解くために、固有値トランケーションに基づく手法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.2643127089535104
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The adaptive variational quantum dynamics simulation (AVQDS) method performs real-time evolution of quantum states using automatically generated parameterized quantum circuits that often contain substantially fewer gates than Trotter circuits. Here we report an improved version of the method, which we call AVQDS(T), by porting the Tiling Efficient Trial Circuits with Rotations Implemented Simultaneously (TETRIS) technique. The algorithm adaptively adds layers of disjoint unitary gates to the ansatz circuit so as to keep the McLachlan distance, a measure of the accuracy of the variational dynamics, below a fixed threshold. We perform benchmark noiseless AVQDS(T) simulations of quench dynamics in local spin models demonstrating that the TETRIS technique significantly reduces the circuit depth and two-qubit gate count. We also show a method based on eigenvalue truncation to solve the linear equations of motion for the variational parameters with enhanced noise resilience. Finally, we propose a way to substantially alleviate the measurement overhead of AVQDS(T) while maintaining high accuracy by synergistically integrating quantum circuit calculations on quantum processing units with classical calculations using, e.g., tensor networks to evaluate the quantum geometric tensor. We showcase that this approach enables AVQDS(T) to deliver more accurate results than simulations using a fixed ansatz of comparable final depth for a significant time duration with fewer quantum resources.
- Abstract（参考訳）: 適応変分量子力学シミュレーション(AVQDS)法は、自動生成されたパラメータ化量子回路を用いて量子状態のリアルタイム進化を行う。
AVQDS(T)と呼ばれるこの手法の改良版を,Tyling Efficient Trial Circuits with Rotations Implemented Simultanely (TETRIS) 技術で実装した。
このアルゴリズムは、変分力学の精度の尺度であるマクラクラン距離を一定しきい値以下に保つために、アンザッツ回路に不連結なユニタリゲートの層を適応的に加算する。
我々は,局所スピンモデルにおけるクエンチダイナミクスのベンチマークノイズレスAVQDS(T)シミュレーションを行い,TETRIS法が回路深さと2量子ゲート数を大幅に減少させることを示した。
また、雑音耐性を増強した変動パラメータに対する線形運動方程式を解くために、固有値トランケーションに基づく手法を示す。
最後に,AVQDS(T)の測定オーバーヘッドを,量子処理ユニット上の量子回路計算と古典的計算,例えばテンソルネットワークとを相乗的に統合することにより,高い精度を維持しつつ,実質的に軽減する手法を提案する。
AVQDS(T)は、量子リソースが少ない時間に比較して、固定された最終深さのアンサッツを用いてシミュレーションよりも正確な結果が得られることを示す。
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