Doppelklammer-Quantenalgorithmen zur Diagonalisierung

Doppelklammer-Quantenalgorithmen zur Diagonalisierung

Marek Gluza

School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University, 21 Nanyang Link, 637371 Singapur, Republik Singapur

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Abstrakt

Diese Arbeit schlägt Doppelklammer-Iterationen als Rahmen für die Erlangung diagonalisierender Quantenschaltungen vor. Ihre Implementierung auf einem Quantencomputer besteht aus der Verschachtelung von durch den Eingabe-Hamiltonoperator erzeugten Entwicklungen mit diagonalen Entwicklungen, die variierend gewählt werden können. Es sind keine Qubit-Overheads oder Controlled-Unitary-Operationen erforderlich, aber die Methode ist rekursiv, wodurch die Schaltungstiefe exponentiell mit der Anzahl der Rekursionsschritte wächst. Um kurzfristige Implementierungen realisierbar zu machen, umfasst der Vorschlag die Optimierung diagonaler Evolutionsgeneratoren und der Rekursionsschrittdauern. Tatsächlich zeigen numerische Beispiele dank dieser Zahlen, dass die Ausdruckskraft von Doppelklammeriterationen ausreicht, um Eigenzustände relevanter Quantenmodelle mit wenigen Rekursionsschritten zu approximieren. Im Vergleich zur Brute-Force-Optimierung unstrukturierter Schaltkreise unterliegen Iterationen mit doppelter Klammer nicht den gleichen Einschränkungen der Trainierbarkeit. Darüber hinaus sind sie aufgrund der geringeren Implementierungskosten als für die Quantenphasenschätzung erforderlich für kurzfristige Quantencomputerexperimente besser geeignet. Im weiteren Sinne eröffnet diese Arbeit einen Weg zur Konstruktion zielgerichteter Quantenalgorithmen auf der Grundlage sogenannter Doppelklammerflüsse auch für Aufgaben, die sich von der Diagonalisierung unterscheiden, und erweitert so das Quantencomputer-Toolkit, das auf praktische physikalische Probleme ausgerichtet ist.

Eine Methode zur Vorbereitung von Zuständen komplizierter Materialien auf einem Quantencomputer.

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