論文の概要: Variational preparation of normal matrix product states on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09683v1
- Date: Wed, 12 Mar 2025 18:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:52:24.532074
- Title: Variational preparation of normal matrix product states on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける正規行列積状態の変分準備
- Authors: Ben Jaderberg, George Pennington, Kate V. Marshall, Lewis W. Anderson, Abhishek Agarwal, Lachlan P. Lindoy, Ivan Rungger, Stefano Mensa, Jason Crain,
- Abstract要約: 行列積状態(MPS)は、多体物理学のシミュレーションを含む幅広い種類の量子アルゴリズムにおいて重要である。
我々は、近似量子コンパイル(AQC)の相関を利用して、浅い回路で通常のMPSをいかに準備できるかを示す。
次に、これらの手法を用いて、反強磁性-XY相境界上の大域的クエンチに従って、50部位のハイゼンベルクXXZスピン鎖のダイナミクスを研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4566498439544306
- License:
- Abstract: Preparing matrix product states (MPSs) on quantum computers is important for a wide class of quantum algorithms including the simulation of many-body physics. However, widely-used schemes based on staircase circuits are often too deep to be run on quantum computers today. In this work, we demonstrate how normal MPSs, which have short-range correlations, can be prepared with shallow circuits using heuristics from approximate quantum compiling (AQC). We achieve this with ADAPT-AQC, an adaptive-ansatz preparation algorithm developed in this work, as well as with a generalised initialisation scheme for the existing AQC-Tensor algorithm. We subsequently apply these methods to study the dynamics of a 50-site Heisenberg XXZ spin chain following a global quench over the antiferromagnetic-XY phase boundary. Through the execution of circuits with up to 59 CZ depth and 1251 CZ gates, we obtain the signature relaxation of magnetic ordering for a parameter regime previously inaccessible on quantum hardware due to deep ground state preparation near the second-order phase transition. Overall, our results demonstrate how the close integration of quantum and classical resources can push the boundary of what can be studied on quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上での行列積状態(MPS)の調製は、多体物理学のシミュレーションを含む幅広い種類の量子アルゴリズムにおいて重要である。
しかし、階段回路に基づく広く使われているスキームは、今日では量子コンピュータ上で実行するには深すぎることが多い。
本研究では,短距離相関を持つ通常のMPSを,近似量子コンパイル(AQC)のヒューリスティックを用いて浅部回路で調製する方法を示す。
本研究では,AQC-Tensorアルゴリズムを一般化した初期化手法とともに,適応型アンサッツ生成アルゴリズムであるADAPT-AQCを用いてこれを実現した。
その後、これらの手法を用いて、反強磁性-XY相境界上の大域的クエンチに従って、50部位のハイゼンベルクXXZスピン鎖のダイナミクスを研究する。
59のCZ深さと1251のCZゲートを持つ回路の実行により、第2次相転移付近の深部基底状態の準備により、以前に量子ハードウェア上でアクセス不能なパラメータ規則に対する磁気秩序の符号緩和が得られる。
全体として、量子と古典的資源の密接な統合が、量子コンピュータで研究できるものの境界をいかに押し進めるかを示す。
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