論文の概要: Symmetry-enhanced Counterdiabatic Quantum Algorithm for Qudits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.06710v2
• Date: Fri, 18 Oct 2024 11:37:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-01 04:10:03.560107
• Title: Symmetry-enhanced Counterdiabatic Quantum Algorithm for Qudits
• Title（参考訳）: クイディットのシンメトリー強化反断熱量子アルゴリズム
• Authors: Alberto Bottarelli, Mikel Garcia de Andoin, Pranav Chandarana, Koushik Paul, Xi Chen, Mikel Sanz, Philipp Hauke,
• Abstract要約: 量子ビットの代わりにキューディットを利用する対称性を持つディジタル化反断熱量子アルゴリズムを提案する。 第一に、回路深さの圧縮は反断熱プロトコルによって達成される。 第二に、問題に関する情報は量子ビットを量子ビットに置き換えることで圧縮され、問題のより効率的な表現が可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8606554662852846
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Qubit-based variational quantum algorithms have undergone rapid development in recent years but still face several challenges. In this context, we propose a symmetry-enhanced digitized counterdiabatic quantum algorithm utilizing qudits instead of qubits. This approach offers three types of compression as compared to with respect to conventional variational circuits. First, compression in the circuit depth is achieved by counterdiabatic protocols. Second, information about the problem is compressed by replacing qubits with qudits, allowing for a more efficient representation of the problem. Lastly, the number of parameters is reduced by employing the symmetries of the system. We illustrate this approach by tackling a graph-based optimization problem Max-3-Cut and a highly-entangled state preparation, the qutrit W state. As our numerical results show, we achieve a better convergence with a lower circuit depth and less measurement overhead in all the cases considered. This work leads to a better design of shallow variational quantum circuits, improving the feasibility of their implementation on near-term qudit devices
• Abstract（参考訳）: 量子ビットベースの変分量子アルゴリズムは近年急速に発展してきたが、まだいくつかの課題に直面している。 そこで本研究では,量子ビットの代わりにキューディットを用いた対称性を持つディジタル対ダイアバティック量子アルゴリズムを提案する。 このアプローチは従来の変動回路と比較して3種類の圧縮を提供する。 第一に、回路深さの圧縮は反断熱プロトコルによって達成される。 第二に、問題に関する情報は量子ビットを量子ビットに置き換えることで圧縮され、問題のより効率的な表現が可能となる。 最後に、システムの対称性を利用することでパラメータの数を削減できる。 グラフベースの最適化問題Max-3-Cutと高絡み合った状態準備であるqutrit W状態に対処することで、このアプローチを説明する。 数値的な結果から,回路深度が低く,測定オーバーヘッドが小さいほどコンバージェンスが向上することが明らかとなった。 この研究により、浅い変分量子回路の設計がより良くなり、短期的なキューディットデバイスにおける実装の実現可能性が改善される。

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