論文の概要: A quantum computing approach to fixed-node Monte Carlo using classical shadows

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18901v1
• Date: Thu, 24 Oct 2024 16:41:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-25 16:42:44.392148
• Title: A quantum computing approach to fixed-node Monte Carlo using classical shadows
• Title（参考訳）: 古典的影を用いた固定ノードモンテカルロの量子計算手法
• Authors: Nick S. Blunt, Laura Caune, Javiera Quiroz-Fernandez,
• Abstract要約: 固定ノードモンテカルロ法を用いて指数関数的なスケーリングステップを回避する手法を提案する。 H$_4$, フェロセンおよびベンゼン分子を例に挙げる。 この手法は化学的精度に到達するのに利用できるが、それを実現するためのサンプリングコストは小さい活性空間でも高い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum Monte Carlo (QMC) methods are powerful approaches for solving electronic structure problems. Although they often provide high-accuracy solutions, the precision of most QMC methods is ultimately limited by a trial wave function that must be used. Recently, an approach has been demonstrated to allow the use of trial wave functions prepared on a quantum computer [Nature 603, 416 (2022)] in the auxiliary-field QMC (AFQMC) method, using classical shadows to estimate the required overlaps. However, this approach has an exponential post-processing step to construct these overlaps, when performing classical shadows obtained using random Clifford circuits. Here, we study an approach to avoid this exponentially scaling step by using a fixed-node Monte Carlo method, based on full configuration interaction quantum Monte Carlo (FCIQMC). This method is applied to the local unitary cluster Jastrow (LUCJ) ansatz. We consider H$_4$, ferrocene and benzene molecules using up to 12 qubits as examples. Circuits are compiled to native gates for typical near-term architectures, and we assess the impact of circuit-level depolarizing noise on the method. We also provide a comparison of AFQMC and fixed-node approaches, demonstrating that AFQMC is more robust to errors, although extrapolations of the fixed-node energy reduce this discrepancy. Although the method can be used to reach chemical accuracy, the sampling cost to achieve this is high even for small active spaces, suggesting caution for the prospect of outperforming conventional QMC approaches.
• Abstract（参考訳）: 量子モンテカルロ法(QMC)は電子構造問題を解くための強力な手法である。 それらはしばしば高精度な解を提供するが、ほとんどのQMC手法の精度は最終的に使用すべきトライアル波動関数によって制限される。 近年,量子コンピュータ (Nature 603, 416 (2022)) 上に構築された試行波関数を,古典的シャドウを用いた補助場QMC (AFQMC) 法で有効に利用する方法が実証されている。 しかし、このアプローチは、ランダムなクリフォード回路を用いて古典的なシャドウを実行する際に、これらのオーバーラップを構築する指数関数的な後処理ステップを持つ。 本稿では, フル構成相互作用量子モンテカルロ (FCIQMC) に基づく固定ノードモンテカルロ法を用いて, 指数関数的にスケールするステップを回避する手法を提案する。 この方法は、局所ユニタリクラスタJastrow(LUCJ)アンサッツに適用される。 H$_4$, フェロセンおよびベンゼン分子を例に挙げる。 回路は、典型的な短期建築のためのネイティブゲートにコンパイルされ、回路レベルの分極ノイズが手法に与える影響を評価する。 また, AFQMCと固定ノードのアプローチの比較を行い, AFQMCは誤りに対してより堅牢であることを示した。 本手法は, 化学的精度向上に有効であるが, 小さな活性空間においてもサンプリングコストが高いため, 従来のQMC法よりも高い性能を示す可能性が示唆された。

関連論文リスト

• Evaluating a quantum-classical quantum Monte Carlo algorithm with Matchgate shadows [5.610728118087272]
  近年の研究では、クリフォード影を用いた量子古典量子モンテカルロ(QC-QMC)アルゴリズムが提案され、フェルミオンハミルトニアンの基礎状態が決定された。 このアプローチでは、固有のノイズレジリエンスと、純粋に古典的な手法に比べて精度が向上する可能性を示した。 本研究では,最近開発されたMatchgate Shadows技術を用いたQC-QMCの改良手法について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-28T20:10:49Z)
• Koopmon trajectories in nonadiabatic quantum-classical dynamics [0.0]
  クープマン波動関数の理論に基づく混合量子古典(MQC)粒子法を提案する。 従来の MQC Ehrenfest シミュレーションでは達成できない精度のレベルを持つ完全量子シミュレーションの結果を再現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-21T14:22:16Z)
• Wasserstein Quantum Monte Carlo: A Novel Approach for Solving the Quantum Many-Body Schr\"odinger Equation [56.9919517199927]
  ワーッセルシュタイン量子モンテカルロ (WQMC) はフィッシャー・ラオ計量ではなくワーッセルシュタイン計量によって誘導される勾配流を用いており、テレポートではなく確率質量の輸送に対応する。 我々は、WQMCの力学が分子系の基底状態へのより高速な収束をもたらすことを実証的に実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-06T17:54:08Z)
• Quantum Gate Generation in Two-Level Open Quantum Systems by Coherent and Incoherent Photons Found with Gradient Search [77.34726150561087]
  我々は、非コヒーレント光子によって形成される環境を、非コヒーレント制御によるオープン量子系制御の資源とみなす。 我々は、ハミルトニアンにおけるコヒーレント制御と、時間依存デコヒーレンス率を誘導する散逸器における非コヒーレント制御を利用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-28T07:36:02Z)
• Iterative Qubit Coupled Cluster using only Clifford circuits [36.136619420474766]
  古典的に容易に生成できる理想的な状態準備プロトコルを特徴付けることができる。 繰り返し量子ビット結合クラスタ(iQCC)の変種を導入して,これらの要件を満たす手法を提案する。 本研究では, チタン系化合物Ti(C5H5)(CH3)3と (20, 20) 活性空間の複雑な系に研究を拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-18T20:31:10Z)
• Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
  動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。 不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。 この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z)
• Quantum algorithm for stochastic optimal stopping problems with applications in finance [60.54699116238087]
  有名な最小二乗モンテカルロ (LSM) アルゴリズムは、線形最小二乗回帰とモンテカルロシミュレーションを組み合わせることで、最適停止理論の問題を解決する。 プロセスへの量子アクセス、最適な停止時間を計算するための量子回路、モンテカルロの量子技術に基づく量子LSMを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-30T12:21:41Z)
• Overcoming barriers to scalability in variational quantum Monte Carlo [6.41594296153579]
  変分量子モンテカルロ法(VQMC)は、多体量子系に固有の次元の呪いを克服する能力により、近年注目されている。 VQMCと変分量子アルゴリズムのハイブリッド量子古典計算パラダイムの間には、近接した並列性が存在する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:36:50Z)
• Error mitigation and quantum-assisted simulation in the error corrected regime [77.34726150561087]
  量子コンピューティングの標準的なアプローチは、古典的にシミュレート可能なフォールトトレラントな演算セットを促進するという考え方に基づいている。 量子回路の古典的準確率シミュレーションをどのように促進するかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-12T20:58:41Z)
• Finite Temperature Auxiliary Field Quantum Monte Carlo in the Canonical Ensemble [15.163835008676621]
  化学ポテンシャルの知識を必要としない標準アンサンブルでAFQMCシミュレーションを行うための新しい手法を提案する。 本手法の精度を定式化BoseモデルとFermi Hubbardモデルでベンチマークし,グランドカノニカルAFQMCシミュレーションよりも高速に基底状態に収束できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-19T19:44:59Z)
• Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum algorithms [105.54048699217668]
  変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツ(英語版)または変分形式(英語版)とも呼ばれる。 ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだ「解」を導入することで、このアプローチが必ずしも有利であるとは限らないことを示す。 この研究は、より一般的な対称性を破るアンスの開発に向けた第一歩となり、物理学や化学問題への応用に繋がる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-03T18:00:05Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。