1Device Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, Japon.
2Laboratoires NTT Computer and Data Science, NTT corporation, Musashino, Tokyo 180-8585, Japon
3Centre d'information quantique et de biologie quantique, Université d'Osaka, 1-2 Machikaneyama, Toyonaka, Osaka 560-0043, Japon.
4Adresse actuelle : Département d'informatique, Université de Toronto, Toronto, Ontario, Canada
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Abstract
La simulation de grands systèmes quantiques est le but ultime de l’informatique quantique. La simulation quantique variationnelle (VQS) nous fournit un outil pour atteindre cet objectif dans les dispositifs à court terme en répartissant la charge de calcul entre les ordinateurs classiques et quantiques. Cependant, à mesure que la taille du système quantique devient grande, l’exécution de VQS devient de plus en plus difficile. L’un des défis les plus graves est l’augmentation drastique du nombre de mesures ; par exemple, le nombre de mesures a tendance à augmenter de la puissance quatre du nombre de qubits dans une simulation quantique avec un hamiltonien chimique. Ce travail vise à réduire considérablement le nombre de mesures dans VQS grâce à des stratégies basées sur l'ombre récemment proposées telles que l'ombre classique et la dérandomisation. Même si la littérature précédente montre que les stratégies basées sur l'ombre optimisent avec succès les mesures dans l'optimisation quantique variationnelle (VQO), la manière de les appliquer à VQS n'était pas claire en raison de l'écart entre VQO et VQS dans la mesure des observables. Dans cet article, nous comblons le fossé en changeant la manière de mesurer les observables dans VQS et proposons un algorithme pour optimiser les mesures dans VQS par des stratégies basées sur l'ombre. Notre analyse théorique révèle non seulement l'avantage de l'utilisation de notre algorithme dans VQS, mais soutient théoriquement l'utilisation de stratégies basées sur l'ombre dans VQO, dont l'avantage n'a été donné que numériquement. De plus, notre expérience numérique montre la validité de l’utilisation de notre algorithme avec un système chimique quantique.
Image présentée : Les évolutions de l'infidélité due au bruit de tir pour chaque stratégie de mesure : la stratégie de mesure conventionnelle (naïve), l'ombre classique, le premier regroupement du plus grand degré (groupement ldf) et la dérandomisation. La figure de gauche résulte de l'évolution en temps réel avec l'hamiltonien de la molécule ${rm H}_2$. Le chiffre de droite résulte de l'évolution en temps imaginaire avec l'hamiltonien de la molécule ${rm LiH}$.
Résumé populaire
► Données BibTeX
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Cité par
[1] Benchen Huang, Nan Sheng, Marco Govoni et Giulia Galli, "Simulations quantiques des hamiltoniens fermioniques avec des schémas d'encodage et d'ansatz efficaces", arXiv: 2212.01912, (2022).
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