物理学研究所、エコールポリテクニックフェデラルデローザンヌ(EPFL)、CH-1015ローザンヌ、スイス
Center for Quantum Science and Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), CH-1015 ローザンヌ, スイス
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抽象
大量子システムのダイナミクスのシミュレーションは、量子力学的現象をより深く理解するために、手ごわいものの重要な課題です。量子コンピューターはそのようなシミュレーションの高速化に大きな期待を寄せていますが、その実用化は依然として限られた規模と蔓延するノイズによって妨げられています。この研究では、回路編みを使用して大規模な量子システムを、それぞれを別のデバイスでシミュレートできる小さなサブシステムに分割することで、これらの課題に対処するアプローチを提案します。システムの進化は、変分量子回路のパラメーターに対する制約によって補足された投影変分量子ダイナミクス (PVQD) アルゴリズムによって制御され、回路編成スキームによって課せられるサンプリング オーバーヘッドが制御可能なままであることが保証されます。私たちは、それぞれが強く相関したスピンで構成される複数の弱く絡み合ったブロックを含む量子スピン システムでメソッドをテストします。これにより、サンプリング オーバーヘッドを管理しやすく保ちながらダイナミクスを正確にシミュレートできます。さらに、同じ方法を使用して、長距離のゲートを切断することで回路の深さを削減できることを示します。
人気の要約
私たちの研究の主な貢献として、必要なサンプリング オーバーヘッドが管理可能なしきい値を下回る部分空間に変分パラメーターを制約することによって、変分量子時間発展アルゴリズム (PVQD) を修正しました。我々は、この制約付き最適化アルゴリズムを通じて、現実的な閾値に対する量子スピン系の時間発展において高い忠実度を達成できることを示します。シミュレーションの精度は、この新しいハイパーパラメータを調整することで制御でき、総量子リソースの固定予算を考慮して最適な結果を得ることができます。
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