Calcul quantique tolérant aux pannes d'observables moléculaires

Calcul quantique tolérant aux pannes d'observables moléculaires

Horodatage: 6 novembre 2023, 7 h 23

Marc Steudtner1, Sam Morley-Court1, William Pol1, Sukin Sim1, Cristian L. Cortés2, Matthias Loipersberger2, Robert M. Parrish2, Matthias Degroote3, Nikolaj Moll3, Raffaele Santagati3et une Michael Streif3

1PsiQuantum, 700 Hansen Way, Palo Alto, CA 94304, États-Unis
2QC Ware Corp, Palo Alto, CA 94306, États-Unis
3Laboratoire quantique, Boehringer Ingelheim, 55218 Ingelheim am Rhein, Allemagne

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Abstract

Au cours des trois dernières décennies, le coût de l’estimation des énergies fondamentales des hamiltoniens moléculaires à l’aide d’ordinateurs quantiques a été considérablement réduit. Cependant, relativement peu d’attention a été accordée à l’estimation des valeurs attendues d’autres observables par rapport auxdits états fondamentaux, ce qui est important pour de nombreuses applications industrielles. Dans ce travail, nous présentons un nouvel algorithme quantique d'estimation des valeurs attendues (EVE) qui peut être appliqué pour estimer les valeurs attendues d'observables arbitraires par rapport à n'importe lequel des états propres du système. En particulier, nous considérons deux variantes d'EVE : std-EVE, basée sur l'estimation de phase quantique standard, et QSP-EVE, qui utilise des techniques de traitement du signal quantique (QSP). Nous fournissons une analyse rigoureuse des erreurs pour les deux variantes et minimisons le nombre de facteurs de phase individuels pour QSPEVE. Ces analyses d'erreurs nous permettent de produire des estimations de ressources quantiques à facteur constant pour std-EVE et QSP-EVE sur une variété de systèmes moléculaires et d'observables. Pour les systèmes considérés, nous montrons que QSP-EVE réduit le nombre de portes (Toffoli) jusqu'à trois ordres de grandeur et réduit la largeur des qubits jusqu'à 25 % par rapport à std-EVE. Bien que le nombre de ressources estimé reste beaucoup trop élevé pour les premières générations d’ordinateurs quantiques tolérants aux pannes, nos estimations constituent une première du genre pour l’application de l’estimation de la valeur attendue et des techniques modernes basées sur les QSP.

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Cité par

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[3] Cristian L. Cortes, Matthias Loipersberger, Robert M. Parrish, Sam Morley-Short, William Pol, Sukin Sim, Mark Steudtner, Christofer S. Tautermann, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Raffaele Santagati et Michael Streif, « Faute -algorithme quantique tolérant pour la théorie des perturbations adaptée à la symétrie », arXiv: 2305.07009, (2023).

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[5] Ignacio Loaiza et Artur F. Izmaylov, « Changement de symétrie invariant par bloc : technique de prétraitement pour les hamiltoniens quantifiés en seconde afin d'améliorer leurs décompositions en combinaison linéaire d'unitaires », arXiv: 2304.13772, (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de Le service cité par Crossref (dernière mise à jour réussie 2023-11-13 12:50:11) et SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-11-13 12:50:12). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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