論文の概要: Projective Quantum Eigensolver with Generalized Operators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16111v1
- Date: Mon, 21 Oct 2024 15:40:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-22 13:16:37.156451
- Title: Projective Quantum Eigensolver with Generalized Operators
- Title（参考訳）: 一般化演算子を用いた射影量子固有解法
- Authors: Dibyendu Mondal, Chayan Patra, Dipanjali Halder, Rahul Maitra,
- Abstract要約: PQEフレームワークにおける閉形式残留方程式の観点から一般化作用素を決定する手法を開発する。
いくつかの分子系への応用により、アンザッツは単体、二重体、三重体を含む(異方性)UCCと同様の精度を達成できることを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Determination of molecular energetics and properties is one of the core challenges in the near-term quantum computing. To this end, hybrid quantum-classical algorithms are preferred for Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) architectures. The Projective Quantum Eigensolver (PQE) is one such algorithms that optimizes the parameters of the chemistry-inspired unitary coupled cluster (UCC) ansatz using a conventional coupled cluster-like residual minimization. Such a strategy involves the projection of the Schrodinger equation on to linearly independent basis towards the parameter optimization, restricting the ansatz is solely defined in terms of the excitation operators. This warrants the inclusion of high-rank operators for strongly correlated systems, leading to increased utilization of quantum resources. In this manuscript, we develop a methodology for determining the generalized operators in terms of a closed form residual equations in the PQE framework that can be efficiently implemented in a quantum computer with manageable quantum resources. Such a strategy requires the removal of the underlying redundancy in high-rank excited determinants, generated due to the presence of the generalized operators in the ansatz, by projecting them on to an internally contracted lower dimensional manifold. With the application on several molecular systems, we have demonstrated our ansatz achieves similar accuracy to the (disentangled) UCC with singles, doubles and triples (SDT) ansatz, while utilizing an order of magnitude fewer quantum gates. Furthermore, when simulated under stochastic Gaussian noise or depolarizing hardware noise, our method shows significantly improved noise resilience compared to the other members of PQE family and the state-of-the-art variational quantum eigensolver.
- Abstract（参考訳）: 分子エネルギーと性質の決定は、短期量子コンピューティングにおける主要な課題の1つである。
この目的のために、ハイブリッド量子古典アルゴリズムは、ノイズ中間スケール量子(NISQ)アーキテクチャに好まれる。
射影量子固有解法(英: Projective Quantum Eigensolver, PQE)は、化学に着想を得たユニタリカップリングクラスタ(UCC)アンサッツのパラメータを従来の結合クラスタのような残差最小化を用いて最適化するアルゴリズムである。
このような戦略は、パラメータ最適化に向けてシュロディンガー方程式の線型独立基底への射影を伴い、アンザッツの制限は励起作用素の項でのみ定義される。
これにより、強い相関を持つ系に対する高階演算子の導入が保証され、量子資源の利用が増大する。
本稿では,PQEフレームワークにおいて,量子資源を管理可能な量子コンピュータで効率的に実装可能な閉形式残差方程式を用いて一般化作用素を決定する手法を開発する。
このような戦略は、アンザッツの一般化作用素の存在によって生じる高階励起行列式において、それらが内部的に収縮された下次元多様体に投影されることによって、基礎となる冗長性を取り除くことを必要とする。
いくつかの分子系への応用により、我々のアンザッツは、桁数の少ない量子ゲートを用いて、単数、二重数、三重数(SDT)アンザッツを持つ(異方性)UCCと同様の精度を達成できることを実証した。
さらに,確率ガウス雑音や脱分極ハードウェア雑音下でのシミュレーションでは,PQEファミリーの他のメンバーや最先端の変分量子固有解器と比較して,ノイズ耐性が著しく向上した。
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