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Calcolo delle proprietà dello stato fondamentale con i primi computer quantistici tolleranti ai guasti

Ruizhe Zhang1, Guoming Wang2, e Peter Johnson2

1Dipartimento di Informatica, Università del Texas ad Austin, Austin, TX 78712, USA.
2Zapata Computing Inc., Boston, MA 02110, Stati Uniti.

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Astratto

Uno sforzo significativo nell'informatica quantistica applicata è stato dedicato al problema della stima dell'energia dello stato fondamentale per molecole e materiali. Tuttavia, per molte applicazioni di valore pratico, devono essere stimate proprietà aggiuntive dello stato fondamentale. Questi includono le funzioni di Green utilizzate per calcolare il trasporto di elettroni nei materiali e le matrici a densità ridotta di una particella utilizzate per calcolare i dipoli elettrici delle molecole. In questo documento, proponiamo un algoritmo ibrido quantistico-classico per stimare in modo efficiente tali proprietà dello stato fondamentale con elevata precisione utilizzando circuiti quantistici a bassa profondità. Forniamo un'analisi di vari costi (ripetizioni del circuito, tempo massimo di evoluzione e tempo di esecuzione totale previsto) in funzione dell'accuratezza del target, del gap spettrale e della sovrapposizione dello stato fondamentale iniziale. Questo algoritmo suggerisce un approccio concreto all'uso dei primi computer quantistici tolleranti ai guasti per eseguire calcoli molecolari e materiali rilevanti per il settore.

In precedenza, non esisteva un modo noto per utilizzare un computer quantistico a breve termine per calcolare in modo affidabile molte proprietà utili di materiali o molecole quantistiche. I metodi esistenti non erano affidabili o non erano possibili con un computer quantistico a breve termine. Questo articolo propone un metodo affidabile ea breve termine per calcolare proprietà utili al di là della semplice energia dello stato fondamentale di un Hamiltoniano. Le principali applicazioni di questo lavoro includono la progettazione di materiali e molecole e la risoluzione di sistemi lineari di equazioni.

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Citato da

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[3] Yulong Dong, Lin Lin e Yu Tong, "Preparazione dello stato fondamentale e stima dell'energia sui primi computer quantistici tolleranti ai guasti tramite la trasformazione quantistica degli autovalori di matrici unitarie", arXiv: 2204.05955.

[4] Peter D. Johnson, Alexander A. Kunitsa, Jérôme F. Gonthier, Maxwell D. Radin, Corneliu Buda, Eric J. Doskocil, Clena M. Abuan e Jhonathan Romero, “Ridurre il costo della stima dell'energia nel variazionale algoritmo quantistico autosolver con stima robusta dell'ampiezza”, arXiv: 2203.07275.

[5] Guoming Wang, Sukin Sim e Peter D. Johnson, "Sostegni di preparazione dello stato per il calcolo quantico precoce con tolleranza ai guasti", arXiv: 2202.06978.

Le citazioni sopra sono di Il servizio citato da Crossref (ultimo aggiornamento riuscito 2022-07-28 15:34:04) e ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2022-07-28 15:34:05). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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