論文の概要: Randomly Compiled Quantum Simulation with Exponentially Reduced Circuit Depths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04240v1
• Date: Wed, 06 Nov 2024 20:08:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-08 19:38:23.209013
• Title: Randomly Compiled Quantum Simulation with Exponentially Reduced Circuit Depths
• Title（参考訳）: 指数減少回路深さを用いたランダムコンパイル量子シミュレーション
• Authors: James D. Watson,
• Abstract要約: 時間進化のための高次ランダム化アルゴリズムqFLOを開発した。 特に、Acillary qubitsや追加のコントロールゲートは必要とせず、特に短期量子デバイスには有望である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: The quantum stochastic drift protocol, also known as qDRIFT, has become a popular algorithm for implementing time-evolution of quantum systems using randomised compiling. In this work we develop qFLO, a higher order randomised algorithm for time-evolution. To estimate an observable expectation value at time $T$ to precision $\epsilon$, we show it is sufficient to use circuit depths of $O(T^2\log(1/\epsilon))$ -- an exponential improvement over standard qDRIFT requirements with respect to $\epsilon$. The protocol achieves this using $O(1/\epsilon^2)$ repeated runs of the standard qDRIFT protocol combined with classical post-processing in the form of Richardson extrapolation. Notably, it requires no ancillary qubits or additional control gates making it especially promising for near-term quantum devices. Furthermore, it is well-conditioned and inherits many desirable properties of randomly compiled simulation methods, including circuit depths that do not explicitly depend on the number of terms in the Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: 量子確率ドリフトプロトコル (quantum stochastic drift protocol, qDRIFT) は、ランダム化されたコンパイルを用いて量子システムの時間進化を実装するための一般的なアルゴリズムとなっている。 本研究では、時間進化のための高次ランダム化アルゴリズムqFLOを開発する。 観測可能な予測値の精度を$\epsilon$と推定するために、回路深さが$O(T^2\log(1/\epsilon))$ -- $\epsilon$に対する標準qDRIFT要求よりも指数関数的に改善されていることを示す。 O(1/\epsilon^2)$ 標準の qDRIFT プロトコルの繰り返し実行と、リチャードソンの外挿という形で古典的な後処理を組み合わせることでこれを実現する。 特に、Acillary qubitsや追加のコントロールゲートは必要とせず、特に短期量子デバイスには有望である。 さらに、ハミルトニアンの項数に明示的に依存しない回路深度を含む、ランダムにコンパイルされたシミュレーション手法の多くの望ましい特性を継承する。

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