論文の概要: Exploring new variational quantum circuit ansatzes for solving $SU(2)$ matrix models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13368v2
• Date: Sun, 27 Apr 2025 07:35:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-29 18:43:11.249468
• Title: Exploring new variational quantum circuit ansatzes for solving $SU(2)$ matrix models
• Title（参考訳）: $SU(2)$行列モデルの解法のための新しい変分量子回路の試行
• Authors: H. L. Dao,
• Abstract要約: TwoLocal と EvolvedOperatorAnsatz という2種類の量子回路が、一般的な EfficientSU2 回路より優れていることを示す。 特に、ボソニックモデルの強い結合状態において、TwoLocal と EvolvedOperatorAnsatz の両回路は、正確な基底状態により良い近似を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this work, we explored and experimented with new forms of parameterized quantum circuits to be used as variational ansatzes for solving the bosonic and supersymmetric $SU(2)$ matrix models at different couplings using the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm. Working with IBM Qiskit quantum computing platform, we show that two types of quantum circuits named TwoLocal and EvolvedOperatorAnsatz can outperform the popular EfficientSU2 circuits which have been routinely used in the recent quantum physics literature to run VQE. With their more customizable constructions that allow for more flexibility beyond choosing the types of parameterized rotation gates, both types of new circuit ansatzes used in this work have led to performances that are either better than or at least comparable to EfficientSU2 in the setting of $SU(2)$ matrix models. In particular, in the strong coupling regime of the bosonic model, both TwoLocal and EvolvedOperatorAnsatz circuits provided a better approximation to the exact ground state, while in the supersymmetric model, shallow EvolvedOperatorAnsatz circuits, with a small number of parameters, attained a comparable or even better performance compared to the much deeper EfficientSU2 circuits with around 8 to 9 times more parameters. The results of this work demonstrate conclusively the potential of TwoLocal and EvolvedOperatorAnsatz quantum circuits as efficient new types of variational ansatzes that should be considered more frequently in future VQE studies of quantum physics systems.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,変分量子固有解法 (VQE) アルゴリズムを用いて, ボソニックおよび超対称性の$SU(2)$行列モデルを異なるカップリングで解くための変分アンサーゼとして用いられる新しいパラメータ化量子回路を探索し, 実験した。 IBM Qiskitの量子コンピューティングプラットフォームを利用すると、TwoLocal(英語版)とEvolvedOperatorAnsatz(英語版)という2種類の量子回路が、VQEを実行するために最近量子物理学の文献で日常的に使われているEfficientSU2回路より優れていることを示す。 パラメータ化ローテーションゲートのタイプ以外の柔軟性を高めるための、よりカスタマイズ可能な構成により、この研究で使用される新しい回路アンサーゼは、$SU(2)$行列モデルの設定において、EfficientSU2よりも優れているか、少なくとも同等であるパフォーマンスをもたらす。 特に、ボソニックモデルの強い結合状態において、TwoLocal と EvolvedOperatorAnsatz 回路は、正確な基底状態に対してより良い近似を提供する一方、超対称性モデルでは、浅いEvolvedOperatorAnsatz 回路は、少数のパラメータを持つが、より深いEfficientSU2 回路に比べて8倍から9倍のパラメータを持つ。 この研究の結果は、TwoLocalおよびEvolvedOperatorAnsatz量子回路が、量子物理学系のVQE研究においてより頻繁に考慮すべき、より効率的な変分アンサーゼとしての可能性を示している。

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