論文の概要: Connecting phases of matter to the flatness of the loss landscape in analog variational quantum algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13865v1
- Date: Mon, 16 Jun 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-18 17:34:59.193058
- Title: Connecting phases of matter to the flatness of the loss landscape in analog variational quantum algorithms
- Title（参考訳）: アナログ変分量子アルゴリズムにおける物質相と損失景観の平坦性との結合
- Authors: Kasidit Srimahajariyapong, Supanut Thanasilp, Thiparat Chotibut,
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、短期的な量子優位を約束するが、デジタルゲートベースのアプローチで一般的に構築されるパラメトリズド量子状態は、バレンプラトーのようなスケーラビリティの問題に悩まされることが多い。
いくつかの量子シミュレーションプラットフォームに固有の、乱れたIsing鎖の$M$ quenchesからなるアナログVQA ans'atzeについて検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7136832159667206
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms (VQAs) promise near-term quantum advantage, yet parametrized quantum states commonly built from the digital gate-based approach often suffer from scalability issues such as barren plateaus, where the loss landscape becomes flat. We study an analog VQA ans\"atze composed of $M$ quenches of a disordered Ising chain, whose dynamics is native to several quantum simulation platforms. By tuning the disorder strength we place each quench in either a thermalized phase or a many-body-localized (MBL) phase and analyse (i) the ans\"atze's expressivity and (ii) the scaling of loss variance. Numerics shows that both phases reach maximal expressivity at large $M$, but barren plateaus emerge at far smaller $M$ in the thermalized phase than in the MBL phase. Exploiting this gap, we propose an MBL initialisation strategy: initialise the ans\"atze in the MBL regime at intermediate quench $M$, enabling an initial trainability while retaining sufficient expressivity for subsequent optimization. The results link quantum phases of matter and VQA trainability, and provide practical guidelines for scaling analog-hardware VQAs.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、短期的な量子優位を約束するが、デジタルゲートベースのアプローチで一般的に構築されるパラメタライズド量子状態は、損失ランドスケープが平坦になる不毛な台地のようなスケーラビリティの問題に悩まされることが多い。
いくつかの量子シミュレーションプラットフォームに固有な、乱れたIsing鎖の$M$ quenchesからなるアナログVQA ans\atzeを研究する。
障害強度の調整により、各クエンチを熱化相または多体局在(MBL)相に配置し分析する。
(i) ans\atze の表現性と
(ii)損失分散のスケーリング。
数値では、両相はM$で最大表現率に達するが、バレンプラトーはMBL相よりもはるかに小さいM$で出現する。
中間クエンチ$M$で MBL 体制の ans\atze を初期化し、その後の最適化に十分な表現性を保ちながら、初期訓練性を実現する。
その結果,物質とVQAトレーサビリティの量子位相をリンクし,アナログハードウェアVQAのスケーリングに関する実践的ガイドラインを提供する。
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