대칭 강화 변이 양자 스핀 고유 솔버

대칭 강화 변이 양자 스핀 고유 솔버

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대칭이 강화된 변이 양자 스핀 고유 해결사 PlatoBlockchain Data Intelligence. 수직 검색. 일체 포함.

류 추판1, 쉬셩 쉬2, 만홍2,3,4, 및 Abolfazl Bayat1

1중국 전자 과학 기술 대학, 기초 및 국경 과학 연구소, Chengdu 610051, China
2중앙 연구소, 2012 Labs, Huawei Technologies
3남방과학기술대학교 물리학과, 심천 518055, 중국
4중국 심천 518055 남부 과학 기술 대학 심천 양자 과학 및 공학 연구소

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추상

변형 양자 고전 알고리즘은 단기 양자 시뮬레이터에서 양자 이점을 달성하기 위한 가장 유망한 접근 방식입니다. 이러한 방법 중 최근 몇 년 동안 변이 양자 고유 솔버가 많은 관심을 끌었습니다. 다체 시스템의 바닥 상태를 시뮬레이션하는 데 매우 효과적이지만 여기 상태에 대한 일반화에는 리소스가 많이 필요합니다. 여기서 우리는 이 문제가 Hamiltonian의 대칭성을 이용하여 크게 개선될 수 있음을 보여줍니다. 개선은 더 높은 에너지 고유 상태에 대해 훨씬 더 효과적입니다. 대칭을 통합하는 두 가지 방법을 소개합니다. 하드웨어 대칭 보존이라고 하는 첫 번째 접근 방식에서는 모든 대칭이 회로 설계에 포함됩니다. 두 번째 접근 방식에서는 대칭을 포함하도록 비용 함수가 업데이트됩니다. 하드웨어 대칭 보존 접근 방식은 실제로 두 번째 접근 방식보다 성능이 뛰어납니다. 그러나 회로 설계에서 모든 대칭을 통합하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 따라서 회로와 고전적 비용 함수 사이에서 대칭을 나누는 하이브리드 대칭 보존 방법을 소개합니다. 이를 통해 정교한 회로 설계를 방지하면서 대칭의 이점을 활용할 수 있습니다.

인기 요약

양자 시뮬레이터는 다양한 물리적 플랫폼에서 빠르게 등장하고 있습니다. 그러나 현재 노이즈가 많은 Intermediate-Scale Quantum(NISQ) 시뮬레이터는 불완전한 초기화, 노이즈가 많은 작동 및 잘못된 판독으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 변형 양자 알고리즘은 NISQ 장치에서 양자 이점을 달성하기 위한 가장 유망한 접근 방식으로 제안되었습니다. 이러한 알고리즘에서 복잡성은 매개변수화된 양자 시뮬레이터와 회로의 매개변수를 최적화하기 위한 고전적인 옵티마이저로 나뉩니다. 따라서 변이 양자 알고리즘에서 우리는 양자 및 고전적 리소스를 모두 처리하며 두 가지 모두 효율적이어야 합니다. 여기서는 양자 시뮬레이터에서 다체 시스템의 저에너지 고유 상태를 변형적으로 생성하도록 설계된 VQE(Variational Quantum Eigensolver) 알고리즘에 중점을 둡니다. 우리는 VQE 알고리즘에서 리소스 효율성을 향상시키기 위해 시스템의 대칭성을 이용합니다. 두 가지 방법을 조사합니다. (i) 원하는 대칭으로 양자 상태를 자연스럽게 생성하는 회로 설계에 대칭을 통합합니다. (ii) 비용 함수에 추가 항을 추가하여 관련 대칭 없이 양자 상태에 페널티를 줍니다. 광범위한 분석을 통해 우리는 첫 번째 접근 방식이 양자 및 기존 리소스와 관련하여 훨씬 더 리소스 효율적이라는 것을 보여줍니다. 현실적인 시나리오에서는 일부 대칭이 하드웨어에 통합되고 일부는 비용 함수를 통해 대상이 되는 하이브리드 체계를 사용해야 할 수 있습니다.

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인용

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[3] Chufan Lyu, Xiaoyu Tang, Junning Li, Xusheng Xu, Man-Hong Yung 및 Abolfazl Bayat, "장거리 상호 작용 시스템의 변이 양자 시뮬레이션", arXiv : 2203.14281.

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-01-21 01:01:04). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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