물리학 연구소, École Polytechnique Fédérale de Lausanne(EPFL), CH-1015 Lausanne, Switzerland
양자 과학 및 공학 센터, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), CH-1015 Lausanne, Switzerland
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추상
대규모 양자 시스템의 역학을 시뮬레이션하는 것은 양자 역학 현상에 대한 더 깊은 이해를 얻기 위한 강력하면서도 중요한 목표입니다. 양자 컴퓨터는 이러한 시뮬레이션 속도를 높이는 데 큰 가능성을 갖고 있지만 제한된 규모와 만연한 소음으로 인해 실제 적용이 여전히 방해받고 있습니다. 이 연구에서 우리는 회로 편직을 사용하여 대규모 양자 시스템을 각각 별도의 장치에서 시뮬레이션할 수 있는 더 작은 하위 시스템으로 분할함으로써 이러한 문제를 해결하는 접근 방식을 제안합니다. 시스템의 진화는 PVQD(Projected Variation Quantum Dynamics) 알고리즘에 의해 관리되며, 변이 양자 회로의 매개변수에 대한 제약 조건이 보완되어 회로 편직 방식으로 부과된 샘플링 오버헤드가 제어 가능한 상태로 유지됩니다. 우리는 강하게 상호 연관된 스핀으로 구성된 여러 개의 약하게 얽힌 블록을 사용하여 양자 스핀 시스템에서 방법을 테스트합니다. 여기서 샘플링 오버헤드를 관리 가능하게 유지하면서 역학을 정확하게 시뮬레이션할 수 있습니다. 또한, 장거리 게이트를 절단하여 회로 깊이를 줄이기 위해 동일한 방법을 사용할 수 있음을 보여줍니다.
인기 요약
우리 작업의 주요 기여로서 우리는 필요한 샘플링 오버헤드가 관리 가능한 임계값 아래로 유지되는 하위 공간으로 변형 매개변수를 제한하여 변형 양자 시간 진화 알고리즘(PVQD)을 수정했습니다. 우리는 이 제한된 최적화 알고리즘을 통해 현실적인 임계값에 대한 양자 스핀 시스템의 시간 진화에서 높은 충실도를 달성한다는 것을 보여줍니다. 시뮬레이션의 정확성은 이 새로운 하이퍼파라미터를 조정하여 제어할 수 있으며, 총 양자 리소스의 고정된 예산이 주어지면 최적의 결과를 얻을 수 있습니다.
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