論文の概要: Ground State Energy Estimation on Current Quantum Hardware Through The Variational Quantum Eigensolver: A Comprehensive Study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02606v1
- Date: Tue, 03 Dec 2024 17:35:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:43:43.822271
- Title: Ground State Energy Estimation on Current Quantum Hardware Through The Variational Quantum Eigensolver: A Comprehensive Study
- Title（参考訳）: 変量量子固有解器による電流量子ハードウェアの地中エネルギー推定 : 総合的研究
- Authors: Nacer Eddine Belaloui, Abdellah Tounsi, Rabah Abdelmouheymen Khamadja, Mohamed Messaoud Louamri, Achour Benslama, David E. Bernal Neira, Mohamed Taha Rouabah,
- Abstract要約: NISQデバイス上での分子問題に対するVQEの実装ガイドを示す。
この研究は文学における未文書の諸側面を明らかにしている。
VQEの量子ノイズに対するレジリエンスは、依然として未解決の問題である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: While numerical simulations are presented in most papers introducing new methods to enhance the VQE performance, comprehensive, comparative, and applied studies remain relatively rare. We present a comprehensive, yet concise guide for the implementation of the VQE for molecular problems on NISQ devices, specifically applied to estimate the ground state energy of the BeH2 molecule using hardware-efficient and chemically informed ans\"atze. This work clarifies several under-documented aspects in the literature, such as the construction of the electronic Hamiltonian, the transformation of fermionic operators into qubit operators via second quantization, and the mathematical framework's details for the unitary coupled cluster single and double (UCCSD) ansatz. Our methodology, implemented using Qiskit 1.2, the latest release as of the date of this writing, is demonstrated on a noiseless simulator and further tested with noisy quantum circuits. The resilience of the VQE to quantum noise remains an open question. This study compares the computational accuracy of ground state energy estimations for molecules using the VQE across three different current quantum hardware noise models. Furthermore, our experiment on IBM's 156-qubit actual quantum computer revealed valuable insights on the real performance of the VQE on current quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 数値シミュレーションはVQE性能を向上させる新しい手法を導入しているほとんどの論文で紹介されているが、包括的、比較的、応用的な研究は比較的稀である。
NISQデバイス上での分子問題に対するVQEの実装のための包括的かつ簡潔なガイドを,ハードウェア効率と化学情報を用いたBeH2分子の基底状態エネルギーの推定に適用した。
この研究は、電子ハミルトニアンの構成、第2量子化によるフェルミオン作用素の量子化による量子ビット作用素への変換、およびユニタリ結合クラスタシングルとダブル(UCCSD)アンサッツに関する数学的フレームワークの詳細など、文学におけるいくつかの未文書の側面を明らかにしている。
本論文の執筆日時の最新リリースである Qiskit 1.2 を用いて実装した手法を,ノイズのないシミュレータで実証し,さらにノイズの多い量子回路で検証した。
VQEの量子ノイズに対するレジリエンスは、依然として未解決の問題である。
本研究では、VQEを用いた分子の基底状態エネルギー推定の計算精度を、3つの異なる量子ハードウェアノイズモデルで比較した。
さらに、IBMの156量子ビット実量子コンピュータの実験により、現在の量子ハードウェアにおけるVQEの実性能に関する貴重な洞察が得られた。
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