分子観測物のフォールトトレラントな量子計算

分子観測物のフォールトトレラントな量子計算

マーク・シュトイトナー1, サムモーリーショート1, ウィリアム・ポル1, スキン・シム1, クリスティアン・L・コルテス2, マティアス・ロイペルスベルガー2, ロバート・M・パリッシュ2, マティアス・デグルート3, ニコライ・モル3, ラファエレ・サンタガティ3, マイケル・ストライフ3

1PsiQuantum、700 Hansen Way、パロアルト、CA 94304、米国
2QC Ware Corp、パロアルト、CA 94306、米国
3Quantum Lab、ベーリンガーインゲルハイム、55218 インゲルハイム・アム・ライン、ドイツ

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抽象

過去 25 年間にわたり、量子コンピューターを使用した分子ハミルトニアンの基底状態エネルギーの推定コストは大幅に削減されました。 しかし、多くの産業用途にとって重要である、前記基底状態に関する他の観測値の期待値の推定には、比較的ほとんど注意が払われてきませんでした。 この研究では、システムの固有状態のいずれかに関する任意の観測値の期待値を推定するために適用できる、新しい期待値推定 (EVE) 量子アルゴリズムを紹介します。 特に、標準的な量子位相推定に基づく std-EVE と、量子信号処理 (QSP) 技術を利用する QSP-EVE という、EVE の XNUMX つの変形について検討します。 両方のバリアントに対して厳密な誤差分析を提供し、QSPEVE の個別の位相係数の数を最小限に抑えます。 これらの誤差分析により、さまざまな分子システムや観測対象にわたる std-EVE と QSP-EVE の両方について定数因子量子リソース推定値を生成することができます。 検討したシステムについて、QSP-EVE は std-EVE と比較して、(Toffoli) ゲート数を最大 XNUMX 桁削減し、量子ビット幅を最大 XNUMX% 削減することを示します。 リソース数の推定値は依然として第 XNUMX 世代のフォールト トレラント量子コンピューターにとっては多すぎる一方で、私たちの推定値は、期待値推定の適用と最新の QSP ベースの技術の両方において、この種のものとしては初めてのものとなります。

►BibTeXデータ

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