論文の概要: Overshifted Parameter-Shift Rules: Optimizing Complex Quantum Systems with Few Measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05289v1
• Date: Mon, 06 Oct 2025 18:56:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:07.946852
• Title: Overshifted Parameter-Shift Rules: Optimizing Complex Quantum Systems with Few Measurements
• Title（参考訳）: 過シフトパラメータシフト規則:少ない測定値で複雑な量子系を最適化する
• Authors: Leonardo Banchi, Dominic Branford, Chetan Waghela,
• Abstract要約: 変分量子アルゴリズムの重要な要素、勾配に基づく最適化は変分量子アルゴリズムの重要な要素である。 我々は、この制限的設定を超えてパラメータシフトルールを拡張し、基本的に任意のゲートジェネレータを包含する一般化されたフレームワークを提案する。 我々の一般化により、より表現力のある量子回路を変分量子最適化に利用でき、利用可能なハードウェア自由度をすべて活用して、その範囲を拡大できる。
• 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: Gradient-based optimization is a key ingredient of variational quantum algorithms, with applications ranging from quantum machine learning to quantum chemistry and simulation. The parameter-shift rule provides a hardware-friendly method for evaluating gradients of expectation values with respect to circuit parameters, but its applicability is limited to circuits whose gate generators have a particular spectral structure. In this work, we present a generalized framework that, with optimal minimum measurement overhead, extends parameter shift rules beyond this restrictive setting to encompass basically arbitrary gate generator, possibly made of complex multi-qubit interactions with unknown spectrum and, in some settings, even infinite dimensional systems such as those describing photonic devices or qubit-oscillator systems. Our generalization enables the use of more expressive quantum circuits in variational quantum optimization and enlarges its scope by harnessing all the available hardware degrees of freedom.
• Abstract（参考訳）: 勾配に基づく最適化は変分量子アルゴリズムの重要な要素であり、量子機械学習から量子化学やシミュレーションまで幅広い応用がある。 パラメータシフト規則は、回路パラメータに対する期待値の勾配を評価するためのハードウェアフレンドリな方法を提供するが、その適用性はゲートジェネレータが特定のスペクトル構造を持つ回路に限られる。 本研究は,光デバイスや量子オシレータシステムなどの無限次元システムにおいても,この制限的設定を超えてパラメータシフトルールを拡張して,未知のスペクトルと複雑なマルチキュービット相互作用を持つ任意のゲートジェネレータを包含する一般化された枠組みを提案する。 我々の一般化により、より表現力のある量子回路を変分量子最適化に利用でき、利用可能なハードウェア自由度をすべて活用して、その範囲を拡大できる。

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