Komposiitkvantsimulatsioonid

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Komposiitkvantsimulatsioonid PlatoBlockchain andmeluure. Vertikaalne otsing. Ai.

Matthew Hagan¹ ja Nathan Wiebe^2,3,4

¹Toronto Ülikooli füüsika osakond, Toronto ON, Kanada
²Arvutiteaduse osakond, Toronto Ülikool, Toronto ON, Kanada
³Vaikse ookeani loodeosa riiklik laboratoorium, Richland Wa, USA
⁴Kanada edasijõudnute instituut, Toronto ON, Kanada

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Selles artiklis pakume raamistikku mitmete kvantsimulatsioonimeetodite (nt Trotter-Suzuki valemid ja QDrift) kombineerimiseks üheks komposiitkanaliks, mis põhineb vanematel ideedel väravate arvu vähendamiseks. Meie lähenemisviisi keskne idee on kasutada jaotusskeemi, mis eraldab simulatsioonis kanali Trotteri või QDrift osale Hamiltoni termini. See võimaldab simuleerida väikeseid, kuid arvukaid termineid, kasutades QDrifti, simuleerides samal ajal suuremaid termineid kõrge järgu Trotter-Suzuki valemiga. Tõestame komposiitkanali ja ideaalse simulatsioonikanali vahelise teemandikauguse ranged piirid ja näitame, millistel tingimustel on komposiitkanali rakendamise kulud asümptootiliselt ülempiirid meetoditega, mis seda sisaldavad nii terminite tõenäosuslikuks jaotamiseks kui ka deterministlikuks jaotamiseks. Lõpuks arutame nii jaotusskeemide määramise strateegiaid kui ka meetodeid erinevate simulatsioonimeetodite kaasamiseks samasse raamistikku.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Hagan2023komposiitkvant, doi = {10.22331/q-2023-11-14-1181}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-11-14-1181}, pealkiri = {komposiit Q}uantum {S}imulatsioonid}, autor = {Hagan, Matthew ja Wiebe, Nathan}, ajakiri = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}} rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {7}, lehekülge = {1181}, kuu = nov, aasta = {2023} }

► Viited

[1] James D Whitfield, Jacob Biamonte ja Alán Aspuru-Guzik. "Hamiltoni elektronstruktuuri simulatsioon kvantarvutite abil". Molecular Physics 109, 735–750 (2011). url: https:///doi.org/10.1080/00268976.2011.552441.
https:///doi.org/10.1080/00268976.2011.552441

[2] Stephen P Jordan, Keith SM Lee ja John Preskill. "Kvantvälja teooriate kvantalgoritmid". Science 336, 1130–1133 (2012). url: https:///doi.org/10.1126/science.1217069.
https:///doi.org/10.1126/science.1217069

[3] Markus Reiher, Nathan Wiebe, Krysta M Svore, Dave Wecker ja Matthias Troyer. "Reaktsioonimehhanismide selgitamine kvantarvutites". Riikliku Teaduste Akadeemia Toimetised 114, 7555–7560 (2017). url: https:///doi.org/10.1073/pnas.1619152114.
https:///doi.org/10.1073/pnas.1619152114

[4] Ryan Babbush, Dominic W. Berry ja Hartmut Neven. "Sachdev-ye-kitajevi mudeli kvantsimulatsioon asümmeetrilise kvbitiseerimise abil". Phys. Rev. A 99, 040301 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.040301

[5] Yuan Su, Dominic W. Berry, Nathan Wiebe, Nicholas Rubin ja Ryan Babbush. "Keemia tõrkekindlad kvantsimulatsioonid esimeses kvantiseerimises". PRX Quantum 2, 040332 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040332

[6] Thomas E. O'Brien, Michael Streif, Nicholas C. Rubin, Raffaele Santagati, Yuan Su, William J. Huggins, Joshua J. Goings, Nikolaj Moll, Elica Kyoseva, Matthias Degroote, Christofer S. Tautermann, Joonho Lee, Dominic W Berry, Nathan Wiebe ja Ryan Babbush. "Molekulaarjõudude ja muude energiagradientide tõhus kvantarvutus". Phys. Rev. Res. 4, 043210 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.043210

[7] Dorit Aharonov ja Amnon Ta-Shma. "Adiabaatiline kvantseisundi genereerimine ja statistilised nullteadmised". Väljaandes Proceedings of the Thirty-fifth-firth-fith iga-aastane ACM sümpoosion on Theory of Computing. Lk 20–29. (2003). url: https:///doi.org/10.1145/780542.780546.
https:///doi.org/10.1145/780542.780546

[8] Dominic W Berry, Graeme Ahokas, Richard Cleve ja Barry C Sanders. "Tõhusad kvantalgoritmid hõredate hamiltonilaste simuleerimiseks". Communications in Mathematical Physics 270, 359–371 (2007). url: https:///doi.org/10.1007/s00220-006-0150-x.
https:///doi.org/10.1007/s00220-006-0150-x

[9] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs, Richard Cleve, Robin Kothari ja Rolando D. Somma. "Hamiltoni dünaamika simuleerimine kärbitud taylori seeriaga". Phys. Rev. Lett. 114, 090502 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.090502

[10] Andrew M. Childs, Aaron Ostrander ja Yuan Su. "Kiirem kvantsimulatsioon randomiseerimise teel". Quantum 3, 182 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-02-182

[11] Guang Hao Low ja Isaac L. Chuang. "Hamiltoni simulatsioon qubitiseerimise teel". Quantum 3, 163 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-07-12-163

[12] Guang Hao Low, Vadym Kliuchnikov ja Nathan Wiebe. "Hästi konditsioneeritud mitme toote Hamiltoni simulatsioon" (2019). url: https:///doi.org/10.48550/arXiv.1907.11679.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1907.11679

[13] Guang Hao Low ja Nathan Wiebe. “Hamiltoni simulatsioon interaktsioonipildis” (2019). arXiv:1805.00675.
arXiv: 1805.00675

[14] Earl Campbell. "Juhuslik kompilaator kiireks Hamiltoni simulatsiooniks". Phys. Rev. Lett. 123, 070503 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070503

[15] Nathan Wiebe, Dominic Berry, Peter Høyer ja Barry C Sanders. "Järastatud operaatori eksponentsiaalide kõrgema järgu dekompositsioonid". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 43, 065203 (2010).
https://doi.org/10.1088/1751-8113/43/6/065203

[16] Andrew M. Childs, Yuan Su, Minh C. Tran, Nathan Wiebe ja Shuchen Zhu. "Traavli vea teooria kommutaatori skaleerimisega". Phys. Rev. X 11, 011020 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.11.011020

[17] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs, Yuan Su, Xin Wang ja Nathan Wiebe. "Ajast sõltuv Hamiltoni simulatsioon $L^1$-normi skaleerimisega". Quantum 4, 254 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-04-20-254

[18] Dave Wecker, Bela Bauer, Bryan K. Clark, Matthew B. Hastings ja Matthias Troyer. "Väravate arvu hinnangud kvantkeemia teostamiseks väikestes kvantarvutites". Physical Review A 90 (2014).
https:///doi.org/10.1103/physreva.90.022305

[19] David Poulin, Matthew B Hastings, Dave Wecker, Nathan Wiebe, Andrew C Doherty ja Matthias Troyer. "Kvantkeemia täpseks kvantsimulatsiooniks vajalik traavli sammu suurus" (2014). url: https:///doi.org/10.48550/arXiv.1406.4920.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1406.4920

[20] Ian D Kivlichan, Christopher E Granade ja Nathan Wiebe. "Faasi hindamine randomiseeritud hamiltonlastega" (2019). arXiv:1907.10070.
arXiv: 1907.10070

[21] Abhishek Rajput, Alessandro Roggero ja Nathan Wiebe. "Hübridiseeritud meetodid kvantsimulatsiooniks interaktsioonipildis". Quantum 6, 780 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-08-17-780

[22] Yingkai Ouyang, David R. White ja Earl T. Campbell. “Koostamine stohhastilise Hamiltoni hõrenemise teel”. Quantum 4, 235 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-02-27-235

[23] Shi Jin ja Xiantao Li. "Osaliselt juhuslik traavialgoritm kvant-Hamiltoni simulatsioonide jaoks" (2021). url: https:///doi.org/10.48550/arXiv.2109.07987.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2109.07987

[24] Ryan Babbush, Nathan Wiebe, Jarrod McClean, James McClain, Hartmut Neven ja Garnet Kin-Lic Chan. "Materjalide madala sügavusega kvantsimulatsioon". Phys. Rev. X 8, 011044 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.8.011044

[25] Masuo Suzuki. "Eksponentsiaalsete operaatorite fraktaaldekomponeerimine rakendustega paljude kehade teooriatele ja Monte Carlo simulatsioonidele". Physics Letters A 146, 319–323 (1990).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(90)90962-N

[26] Andrew M Childs ja Nathan Wiebe. “Hamiltoni simulatsioon unitaartehte lineaarsete kombinatsioonide abil” (2012). url: https:///doi.org/10.26421/QIC12.11-12.
https:///doi.org/10.26421/QIC12.11-12

[27] Paul K Faehrmann, Mark Steudtner, Richard Kueng, Maria Kieferova ja Jens Eisert. „Mitme toote valemite randomiseerimine Hamiltoni simulatsiooni täiustamiseks” (2021). url: https:///ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2022Quant…6..806F/doi:10.48550/arXiv.2101.07808.
https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2022Quant…6..806F/doi:10.48550/arXiv.2101.07808

[28] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs ja Robin Kothari. "Hamiltoni simulatsioon peaaegu optimaalse sõltuvusega kõigist parameetritest". 2015. aastal toimus IEEE 56. iga-aastane arvutiteaduse aluste sümpoosion. Lk 792–809. (2015).
https:///doi.org/10.1109/FOCS.2015.54

[29] Chi-Fang Chen, Hsin-Yuan Huang, Richard Kueng ja Joel A. Tropp. "Kontsentratsioon juhuslike tootevalemite jaoks". PRX Quantum 2 (2021).
https:///doi.org/10.1103/prxquantum.2.040305

Viidatud

[1] Alexander M. Dalzell, Sam McArdle, Mario Berta, Przemyslaw Bienias, Chi-Fang Chen, András Gilyén, Connor T. Hann, Michael J. Kastoryano, Emil T. Khabiboulline, Aleksander Kubica, Grant Salton, Samson Wang ja Fernando GSL Brandão, "Kvantalgoritmid: rakenduste ja otspunktide keerukuse ülevaade", arXiv: 2310.03011, (2023).

[2] Etienne Granet ja Henrik Dreyer, "Pidev Hamiltoni dünaamika mürarikastel digitaalsetel kvantarvutitel ilma Trotteri veata". arXiv: 2308.03694, (2023).

[3] Almudena Carrera Vazquez, Daniel J. Egger, David Ochsner ja Stefan Woerner, “Hästi konditsioneeritud mitme toote valemid riistvarasõbralikuks Hamiltoni simulatsiooniks”, Quantum 7 1067 (2023).

[4] Matthew Pocrnic, Matthew Hagan, Juan Carrasquilla, Dvira Segal ja Nathan Wiebe, "Composite QDrift-Product Formulas for Quantum and Classical Simulations in Real and Imaginary Time" arXiv: 2306.16572, (2023).

[5] Nicholas H. Stair, Cristian L. Cortes, Robert M. Parrish, Jeffrey Cohn ja Mario Motta, "Stohhastiline kvant-Krylovi protokoll topeltfaktoriga Hamiltoniansiga", Füüsiline ülevaade A 107 3, 032414 (2023).

[6] Gumaro Rendon, Jacob Watkins ja Nathan Wiebe, "Tšebõševi interpolatsiooni abil traavlite simulatsioonide täiustatud täpsus", arXiv: 2212.14144, (2022).

[7] Zhicheng Zhang, Qisheng Wang ja Mingsheng Ying, "Parallel Quantum Algorithm for Hamiltonian Simulation", arXiv: 2105.11889, (2021).

[8] Maximilian Amsler, Peter Deglmann, Matthias Degroote, Michael P. Kaicher, Matthew Kiser, Michael Kühn, Chandan Kumar, Andreas Maier, Georgy Samsonidze, Anna Schroeder, Michael Streif, Davide Vodola ja Christopher Wever, „Kvant-enhanced quantum Monte Carlo: tööstuslik vaade”, arXiv: 2301.11838, (2023).

[9] Alireza Tavanfar, S. Alipour ja AT Rezakhani, „Kas kvantmehaanika areneb suuremate ja keerukamate kvantteooriate eest? Kogemuskeskse kvantteooria ja kvantteooriate interaktoomi juhtum”, arXiv: 2308.02630, (2023).

[10] Pei Zeng, Jinzhao Sun, Liang Jiang ja Qi Zhao, "Lihtne ja ülitäpne Hamiltoni simulatsioon Trotteri vea kompenseerimisel ühtsete operatsioonide lineaarse kombinatsiooniga", arXiv: 2212.04566, (2022).

[11] Oriel Kiss, Michele Grossi ja Alessandro Roggero, "Stohhastiliste kvantsimulatsioonide tähtsuse proovivõtt", Quantum 7 977 (2023).

[12] Lea M. Trenkwalder, Eleanor Scerri, Thomas E. O'Brien ja Vedran Dunjko, „Hamiltoni tootevalemi simulatsiooni koostamine tugevdusõppe kaudu”. arXiv: 2311.04285, (2023).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-11-14 11:17:33). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2023-11-14 11:17:32: 10.22331/q-2023-11-14-1181 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti.

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-14-1181/

Ajatempel: November 14, 2023

Ajatempel: Oktoober 13, 2022

Komposiitkvantsimulatsioonid

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

Hübriidne jaga ja valluta lähenemine puuotsingu algoritmidele

Mittesõltumatute ja mitteidentselt jaotunud vigade parandamine pinnakoodidega

Algebralised Bethe ahelad

Pidev lõhe tavapäraste ja C*-dünaamikal põhinevate strateegiate vahel enese omastamise jaoks

Perturbatsiooniteooria kvantsignaali töötlemisega

Stabilisaatori entroopiad ja mittestabilisaatori monotoonid

Kvantfaasi tuvastamine kvanttuuma meetodite abil

Töö ja kõikumised: koherentne vs ebajärjekindel ergotroopia ekstraheerimine

Kvantarvutiga juhitavate väravate toimingute algolekust sõltuv optimeerimine

Adaptiivne variatsioonisimulatsioon avatud kvantsüsteemide jaoks

Üldised uskumuste levitamise algoritmid pinnakoodide dekodeerimiseks

Kontekstuaalsus põimumisabiga ühekordses klassikalises suhtluses

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto