論文の概要: Variational preparation of normal matrix product states on quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09683v2
• Date: Fri, 28 Mar 2025 16:29:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-31 15:29:04.904403
• 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。 本研究では、短距離相関を持つ通常のMPSを浅い回路で調製する方法を実証する。 我々は、これまで量子ハードウェア上でアクセスできなかったパラメータ構造に対して、磁気秩序のシグネチャ緩和を求める。
• 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, as well as with a generalised initialisation scheme for the existing AQC-Tensor algorithm. We subsequently apply these methods to prepare an antiferromagnetic (AFM) ground state of the 50-site Heisenberg XXZ spin chain near the AFM-XY phase boundary and study the dynamics following a global quench. 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 circuits. 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。 適応型アンサッツ生成アルゴリズムであるADAPT-AQCと、既存のAQC-Tensorアルゴリズムの一般化初期化スキームでこれを実現する。 その後、これらの手法を用いて、AFM-XY相境界付近の50サイトHeisenberg XXZスピン鎖の反強磁性(AFM)基底状態を作成し、大域的クエンチ後のダイナミクスについて検討する。 59個のCZ深さと1251個のCZゲートを持つ回路を動作させることにより、深部基底状態準備回路による量子ハードウェア上でアクセス不可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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