論文の概要: Simulating quantum circuits with arbitrary local noise using Pauli Propagation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.13101v1
- Date: Wed, 22 Jan 2025 18:57:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-23 13:29:15.080951
- Title: Simulating quantum circuits with arbitrary local noise using Pauli Propagation
- Title（参考訳）: Pauli Propagation を用いた任意の局所雑音による量子回路のシミュレーション
- Authors: Armando Angrisani, Antonio A. Mele, Manuel S. Rudolph, M. Cerezo, Zoe Holmes,
- Abstract要約: 本稿では,任意の局所雑音下での典型的な量子回路上での任意の観測値の期待値を推定するための古典的アルゴリズムを提案する。
パウリパス法を用いて効率よくシミュレートできるので、これは平均ケース回路には適用されない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: We present a polynomial-time classical algorithm for estimating expectation values of arbitrary observables on typical quantum circuits under any incoherent local noise, including non-unital or dephasing. Although previous research demonstrated that some carefully designed quantum circuits affected by non-unital noise cannot be efficiently simulated, we show that this does not apply to average-case circuits, as these can be efficiently simulated using Pauli-path methods. Specifically, we prove that, with high probability over the circuit gates choice, Pauli propagation algorithms with tailored truncation strategies achieve an inversely polynomially small simulation error. This result holds for arbitrary circuit topologies and for any local noise, under the assumption that the distribution of each circuit layer is invariant under single-qubit random gates. Under the same minimal assumptions, we also prove that most noisy circuits can be truncated to an effective logarithmic depth for the task of {estimating} expectation values of observables, thus generalizing prior results to a significantly broader class of circuit ensembles. We further numerically validate our algorithm with simulations on a $6\times6$ lattice of qubits under the effects of amplitude damping and dephasing noise, as well as real-time dynamics on an $11\times11$ lattice of qubits affected by amplitude damping.
- Abstract（参考訳）: 非単体やデフォーカスを含む任意の局所雑音下での任意の観測可能量の期待値を推定するための多項式時間古典的アルゴリズムを提案する。
従来の研究では、非単体雑音の影響を受け、慎重に設計された量子回路は効率よくシミュレートできないことが示されているが、平均ケース回路には適用できないことが示されており、これはパウリパス法を用いて効率的にシミュレートできる。
具体的には、回路ゲート選択よりも高い確率で、調整されたトランケーション戦略を持つパウリ伝搬アルゴリズムが逆多項式的に小さなシミュレーション誤差を達成することを証明した。
この結果は、任意の回路トポロジーと任意の局所雑音に対して、各回路層の分布が1量子ランダムゲートの下で不変であるという仮定で成り立つ。
同じ最小の仮定の下では、観測可能量の期待値を推定するタスクに対して、ほとんどのノイズ回路が効果的な対数深さに切り替わることが可能であることを証明し、その結果をより広範な回路アンサンブルのクラスに一般化する。
さらに,振幅減衰と劣化雑音の影響下での6-times6$の量子ビット格子のシミュレーションと,振幅減衰に影響を受ける11-times11$の量子ビット格子のリアルタイムダイナミクスを用いて,我々のアルゴリズムを数値的に検証した。
関連論文リスト
- Pauli path simulations of noisy quantum circuits beyond average case [0.3277163122167433]
深さ$n$ qubitsのランダム量子回路では、パウリパス法を用いて出力状態からのサンプリングを効率よく行うことができる。
我々は、Tゲートであるゲートの分数とノイズ率の相似性について十分な条件を導出し、ノイズがより速い速度で導入された場合、シミュレーションは古典的に容易になることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-22T21:58:37Z) - A polynomial-time classical algorithm for noisy quantum circuits [1.2708457954150887]
雑音量子回路のための時空古典的アルゴリズムを提供する。
我々のアプローチは、雑音が非局所的相関を指数的に減衰させるという直感に基づいている。
定音率の場合、ほとんどの入力状態において誤差緩和が効率的である任意の量子回路は、古典的にはほとんどの入力状態においてシミュレート可能である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-17T17:48:39Z) - Noise-induced shallow circuits and absence of barren plateaus [2.5295633594332334]
雑音がほとんどの量子回路を効果的に対数深度に切り離すことを示す。
次に,非単位雑音下での量子回路は,局所可観測物からなるコスト関数に対するバレンプラトーの欠如を証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-20T19:00:49Z) - Classical simulations of noisy variational quantum circuits [0.0]
ノイズは量子計算に影響を及ぼし、より正確になるだけでなく、システムのスケールアップとともに古典的なシミュレートも容易になる。
ノイズパラメータ化量子回路の期待値を推定するための古典的シミュレーションアルゴリズムLOWESAを構築した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-08T17:52:30Z) - Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。
サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。
格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-12T15:06:32Z) - A single $T$-gate makes distribution learning hard [56.045224655472865]
この研究は、局所量子回路の出力分布の学習可能性に関する広範な評価を提供する。
ハイブリッド量子古典アルゴリズムを含む多種多様な学習アルゴリズムにおいて、深度$d=omega(log(n))$ Clifford回路に関連する生成的モデリング問題さえも困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-07T08:04:15Z) - Quantum Goemans-Williamson Algorithm with the Hadamard Test and
Approximate Amplitude Constraints [62.72309460291971]
本稿では,n+1$ qubitsしか使用しないGoemans-Williamsonアルゴリズムの変分量子アルゴリズムを提案する。
補助量子ビット上で適切にパラメータ化されたユニタリ条件として目的行列を符号化することにより、効率的な最適化を実現する。
各種NPハード問題に対して,Goemans-Williamsonアルゴリズムの量子的効率的な実装を考案し,提案プロトコルの有効性を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-30T03:15:23Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - Random quantum circuits transform local noise into global white noise [118.18170052022323]
低忠実度状態におけるノイズランダム量子回路の測定結果の分布について検討する。
十分に弱くユニタリな局所雑音に対して、一般的なノイズ回路インスタンスの出力分布$p_textnoisy$間の相関(線形クロスエントロピーベンチマークで測定)は指数関数的に減少する。
ノイズが不整合であれば、出力分布は、正確に同じ速度で均一分布の$p_textunif$に近づく。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-29T19:26:28Z) - Efficient classical simulation of random shallow 2D quantum circuits [104.50546079040298]
ランダム量子回路は古典的にシミュレートするのは難しいと見なされる。
典型例の近似シミュレーションは, 正確なシミュレーションとほぼ同程度に困難であることを示す。
また、十分に浅いランダム回路はより一般的に効率的にシミュレーション可能であると推測する。
論文 参考訳（メタデータ） (2019-12-31T19:00:00Z)
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。