論文の概要: Optimal fermion-qubit mappings via quadratic assignment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.21636v1
• Date: Wed, 30 Apr 2025 13:37:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 18:38:50.210888
• Title: Optimal fermion-qubit mappings via quadratic assignment
• Title（参考訳）: 2次代入による最適フェルミオン-量子写像
• Authors: Mitchell Chiew, Cameron Ibrahim, Ilya Safro, Sergii Strelchuk,
• Abstract要約: フェルミオン系のシミュレーションは、量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。 過去20年間で、初期の量子技術の限られた資源に対処するために、フェルミオン・量子マッピングの供給が急増した。 我々は、限られた数の量子ビットで作業しながら、一般写像の構築に2つの計算手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6921172267850055
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulation of fermionic systems is one of the most promising applications of quantum computers. It spans problems in quantum chemistry, high-energy physics and condensed matter. Underpinning the core steps of any quantum simulation algorithm, fermion-qubit mappings translate the fermionic interactions to the operators and states of quantum computers. This translation is highly non-trivial: a burgeoning supply of fermion-qubit mappings has arisen over the past twenty years to address the limited resources of early quantum technology. Previous literature has presented a dichotomy between ancilla-free fermion-qubit mappings, which minimise qubit count, and local encodings, which minimise gate complexity. We present two computational approaches to the construction of general mappings while working with a limited number of qubits, striking a balance between the low-qubit and low-gate demands of present quantum technology. The first method frames the order of fermionic labels as an instance of the quadratic assignment problem to minimize the total and maximum Pauli weights in a problem Hamiltonian. We compare the order-optimized performance of several common ancilla-free mappings on systems of size up to 225 fermionic modes. The second method is a computational approach to incrementally add ancilla qubits to Jordan--Wigner transformations and further reduce the Pauli weights. By adding up to 10 ancilla qubits, we were able to reduce the total Pauli weight by as much as 67% in Jordan--Wigner transformations of fermionic systems with up to 64 modes, outperforming the previous state-of-the-art ancilla-free mappings. Reproducibility: source code and data are available at https://github.com/cameton/QCE_QubitAssignment
• Abstract（参考訳）: フェルミオン系のシミュレーションは、量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。 量子化学、高エネルギー物理学、凝縮物質の問題にまたがる。 量子シミュレーションアルゴリズムのコアステップの根底にあるフェルミオン-量子ビットマッピングは、フェルミオン相互作用を量子コンピュータの演算子や状態に変換する。 この翻訳は非常に単純で、初期の量子技術の限られた資源に対処するために、過去20年間にフェルミオン量子ビットマッピングの供給が急増した。 従来の文献では、クビット数を最小化するアンシラフリーフェルミオン・クビットマッピングとゲートの複雑さを最小化する局所エンコーディングの2分法が提示されている。 本稿では,量子技術における低量子ビット要求と低ゲート要求のバランスを崩し,限られた量子ビット数で作業しながら一般写像を構築するための2つの計算手法を提案する。 最初の方法は、ハミルトニアン問題におけるパウリの総重量と最大重量を最小化するために、2次代入問題の例としてフェルミオンラベルの順序を定めている。 最大225個のフェルミオンモードを持つシステムにおいて, 一般的なアンシラフリーマッピングの順序最適化性能を比較した。 第2の方法は、ジョルダン-ウィグナー変換にアンシラ量子ビットを漸進的に加算し、さらにパウリ重みを減少させる計算手法である。最大10個のアンシラ量子ビットを追加することで、最大67%のジョルダン-ウィグナー変換をジョルダン-ウィグナー変換で最大64モードで達成し、それまでの最先端のアンシラ自由写像より優れている。 再現性: ソースコードとデータはhttps://github.com/cameton/QCE_QubitAssignmentで入手できる。

関連論文リスト

• An Efficient Quantum Classifier Based on Hamiltonian Representations [50.467930253994155]
  量子機械学習(QML)は、量子コンピューティングの利点をデータ駆動タスクに移行しようとする分野である。 入力をパウリ弦の有限集合にマッピングすることで、データ符号化に伴うコストを回避できる効率的な手法を提案する。 我々は、古典的および量子モデルに対して、テキストおよび画像分類タスクに対する我々のアプローチを評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-13T11:49:53Z)
• Clifford circuit based heuristic optimization of fermion-to-qubit mappings [3.1981483719988235]
  相互作用するフェルミオンハミルトニアンのシミュレーションは、量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。 フェルミオンからクビットへの写像は局所クビット自由度における非局所フェルミオン自由度を符号化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-17T15:44:23Z)
• Distributed quantum error correction based on hyperbolic Floquet codes [39.58317527488534]
  局所的および非局所的な回路レベルの雑音下では,分散双曲型フロケット符号が良好な性能を示すことを示す。 このことは、分散量子誤差補正が可能であるだけでなく、効率的に実現可能であることを示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-23T19:00:07Z)
• Fermion-qubit fault-tolerant quantum computing [39.58317527488534]
  我々は、このオーバーヘッドを完全に除去するフレームワークであるフェルミオン量子ビットフォールトトレラント量子コンピューティングを導入する。 我々は、我々のフレームワークを中性原子でどのように実装できるかを示し、非数保存ゲートを実装するために中性原子が明らかに不可能であることを克服する。 我々のフレームワークは、ネイティブなフェルミオンを持つプラットフォームにおいて、フェルミオン量子ビットのフォールトトレラント量子計算の扉を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-13T19:00:02Z)
• Optimizing random local Hamiltonians by dissipation [44.99833362998488]
  簡単な量子ギブスサンプリングアルゴリズムが最適値の$Omega(frac1k)$-fraction近似を達成することを証明した。 この結果から, 局所スピンおよびフェルミオンモデルに対する低エネルギー状態の発見は量子的に容易であるが, 古典的には非自明であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-04T20:21:16Z)
• A recipe for local simulation of strongly-correlated fermionic matter on quantum computers: the 2D Fermi-Hubbard model [0.0]
  本稿では,局所演算のみを用いて量子コンピュータ上での2次元Fermi-Hubbardモデルをシミュレーションするためのステップバイステップのレシピを提案する。 物理デバイスへの埋め込みを含むエンド・ツー・エンド・シミュレーションの詳細なレシピを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-26T18:00:07Z)
• Fermionic anyons: entanglement and quantum computation from a resource-theoretic perspective [39.58317527488534]
  フェミオン異性体として知られる特定の1次元準粒子の分離性を特徴付ける枠組みを開発する。 我々はこのフェルミオンアニオン分離性の概念をマッチゲート回路の自由資源にマップする。 また,2つの量子ビット間のエンタングルメントが,フェルミオン異方体間のエンタングルメントの概念に対応していることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-01T15:25:19Z)
• The Bonsai algorithm: grow your own fermion-to-qubit mapping [0.7049738935364298]
  三次木からのフレキシブルフェルミオン-量子写像を設計するための形式主義を提案する。 我々は、Fock基底状態が量子ビット空間の計算基底状態にマップされることを保証するレシピを導入する。 我々は,IBM量子コンピュータで広く使われているヘキサゴナルトポロジのマッピングを作成することで,このアルゴリズムを説明する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-19T18:53:08Z)
• Quantum Worst-Case to Average-Case Reductions for All Linear Problems [66.65497337069792]
  量子アルゴリズムにおける最悪のケースと平均ケースの削減を設計する問題について検討する。 量子アルゴリズムの明示的で効率的な変換は、入力のごく一部でのみ正し、全ての入力で正しくなる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-06T22:01:49Z)
• Discovering optimal fermion-qubit mappings through algorithmic enumeration [0.0]
  量子コンピュータ上のフェルミオン系をシミュレーションするには、フェルミオン状態の量子ビットへの高速なマッピングが必要である。 すべてのフェルミオン・クビット写像は、クビット演算への変換のためにフェルミオンモードの番号スキームを使用する必要がある。 順序付けされていないフェルミオンのラベル付けと順序付けされたクォービットのラベル付けとを区別する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-25T10:44:37Z)
• An Algebraic Quantum Circuit Compression Algorithm for Hamiltonian Simulation [55.41644538483948]
  現在の世代のノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(NISQ)は、チップサイズとエラー率に大きく制限されている。 我々は、自由フェルミオンとして知られる特定のスピンハミルトニアンをシミュレーションするために、量子回路を効率よく圧縮するために局所化回路変換を導出する。 提案した数値回路圧縮アルゴリズムは、後方安定に動作し、$mathcalO(103)$スピンを超える回路合成を可能にするスピンの数で3次スケールする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:03Z)

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。