1ON 토론토 Xanadu, 캐나다 M5G 2C8
2매사추세츠 공과 대학 이론 물리학 센터, Cambridge, MA, 02139, USA
3전산양자물리학센터, Flatiron Institute, New York, NY, 10010, USA
4컬럼비아 대학교 물리학과, 뉴욕, 10027, 미국
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추상
우리는 단일 장치에서 사용할 수 있는 물리적 큐비트 수 이상으로 양자 계산의 크기를 확장하는 새로운 방법을 제안합니다. 이는 측정 및 준비 채널을 무작위로 삽입하여 대규모 회로의 출력 상태를 개별 장치 전반에 걸쳐 분리 가능한 상태로 표현함으로써 달성됩니다. 우리의 방법은 무작위 측정을 사용하여 $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$의 샘플 오버헤드를 발생시킵니다. 여기서 $varepsilon $는 계산의 정확도이고 $k$는 병렬 와이어 수입니다. 더 작은 하위 회로를 얻기 위해 "절단"합니다. 또한 모든 비교 가능한 절차에 대해 $Omega(2^k / varepsilon ^2)$의 정보 이론적 하한을 표시합니다. 우리는 기술을 사용하여 $p$ 얽힘 레이어가 있는 QAOA(양자 근사 최적화 알고리즘)의 회로가 대략 $2^{O(pkappa)의 오버헤드로 원래 큐비트 수의 일부에 있는 회로로 시뮬레이션될 수 있음을 보여줍니다. }$, 여기서 $kappa$는 최적화 문제를 인코딩하는 그래프의 알려진 균형 정점 구분 기호의 크기입니다. 우리는 이전 작업과 비교하여 QAOA에 적용된 방법을 사용하여 실질적인 속도 향상에 대한 수치적 증거를 얻습니다. 마지막으로 $30$ 큐비트 문제의 변형 에너지를 평가하고 $129$ 큐비트 문제를 수행하기 위해 $62$ 큐비트 시뮬레이터를 사용하여 클러스터 그래프의 대규모 QAOA 문제에 회로 절단 절차를 적용하는 실제 타당성을 조사합니다. -큐비트 최적화.
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