論文の概要: Escaping Barren Plateau: Co-Exploration of Quantum Circuit Parameters and Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.13275v1
• Date: Wed, 22 Jan 2025 23:34:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 15:57:58.195721
• Title: Escaping Barren Plateau: Co-Exploration of Quantum Circuit Parameters and Architectures
• Title（参考訳）: Escaping Barren Plateau: 量子回路パラメータとアーキテクチャの共探索
• Authors: Yipei Liu, Yuhong Song, Jinyang Li, Qiang Guan, Cheng-chang Lu, Youzuo Lin, Weiwen Jiang,
• Abstract要約: バレンプラトー(BP)は変分量子回路の訓練を妨げる。 BP問題は、特定のアプリケーションによって異なるスケールで現れる。 本稿では,新しい量子回路パラメータとアーキテクチャ共探索フレームワークであるAntiBPを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.020754400793933
• License:
• Abstract: Barren plateaus (BP), characterized by exponentially vanishing gradients that hinder the training of variational quantum circuits (VQC), present a pervasive and critical challenge in applying variational quantum algorithms to real-world applications. It is widely recognized that the BP problem becomes more pronounced with an increase in the number of parameters. This work demonstrates that the BP problem manifests at different scales depending on the specific application, highlighting the absence of a universal VQC ansatz capable of resolving the BP issue across all applications. Consequently, there is an imminent need for an automated tool to design and optimize VQC architectures tailored to specific applications. To close the gap, this paper takes Variational Quantum Eigensolvers (VQEs) as a vehicle, and we propose a novel quantum circuit parameter and architecture co-exploration framework, namely AntiBP. Experimental results demonstrate that AntiBP effectively avoids the BP issue for circuits that are not under-parameterized in noise-free environments. Furthermore, AntiBP significantly outperforms baseline VQEs in noisy environments.
• Abstract（参考訳）: バレンプラトー(BP)は、変分量子回路(VQC)のトレーニングを妨げる指数関数的に消失する勾配を特徴とし、変分量子アルゴリズムを現実世界の応用に適用する上で、広くかつ重要な課題となる。 BP問題はパラメータ数の増加とともにより顕著になることが広く認識されている。 この研究は、BP問題は特定のアプリケーションによって異なるスケールで現れ、全てのアプリケーションでBP問題を解決できる普遍的なVQCアンサッツが存在しないことを強調している。 そのため、特定のアプリケーションに適したVQCアーキテクチャを設計し、最適化するための自動化ツールがすぐに必要となる。 本稿では,このギャップを埋めるために,変分量子固有解器(VQE)を車体として,新しい量子回路パラメータとアーキテクチャ共探索フレームワークであるAntiBPを提案する。 実験結果から,無雑音環境下で過度にパラメータ化されていない回路において,AntiBPはBP問題を効果的に回避していることが示された。 さらに、AntiBPはノイズの多い環境ではベースラインVQEを著しく上回る。

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