1Afdeling Natuurkunde, Universiteit van Toronto, Toronto ON, Canada
2Afdeling Computerwetenschappen, Universiteit van Toronto, Toronto ON, Canada
3Pacific Northwest National Laboratory, Richland Wa, VS
4Canadees Instituut voor Geavanceerde Studie, Toronto ON, Canada
Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.
Abstract
In dit artikel bieden we een raamwerk voor het combineren van meerdere kwantumsimulatiemethoden, zoals Trotter-Suzuki-formules en QDrift, in รฉรฉn enkel samengesteld kanaal dat voortbouwt op oudere coalescerende ideeรซn voor het verminderen van het aantal poorten. Het centrale idee achter onze aanpak is het gebruik van een partitieschema dat een Hamiltoniaanse term toewijst aan het Trotter- of QDrift-gedeelte van een kanaal binnen de simulatie. Hierdoor kunnen we kleine maar talrijke termen simuleren met behulp van QDrift, terwijl we de grotere termen simuleren met behulp van een hoogwaardige Trotter-Suzuki-formule. We bewijzen rigoureuze grenzen aan de diamantafstand tussen het composietkanaal en het ideale simulatiekanaal en laten zien onder welke omstandigheden de kosten van het implementeren van het composietkanaal asymptotisch bovengrens zijn door de methoden waaruit het bestaat, zowel voor probabilistische partitie van termen als voor deterministische partitie. Ten slotte bespreken we strategieรซn voor het bepalen van partitieschema's, evenals methoden voor het integreren van verschillende simulatiemethoden binnen hetzelfde raamwerk.
โบ BibTeX-gegevens
โบ Referenties
[1] James D Whitfield, Jacob Biamonte en Alรกn Aspuru-Guzik. "Simulatie van Hamiltoniaanse elektronische structuur met behulp van kwantumcomputers". Moleculaire Fysica 109, 735-750 (2011). url: https://โ/โdoi.org/โ10.1080/โ00268976.2011.552441.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00268976.2011.552441
[2] Stephen P Jordan, Keith SM Lee en John Preskill. โKwantumalgoritmen voor kwantumveldtheorieรซnโ. Wetenschap 336, 1130โ1133 (2012). url: https://โ/โdoi.org/โ10.1126/โscience.1217069.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1217069
[3] Markus Reiher, Nathan Wiebe, Krysta M Svore, Dave Wecker en Matthias Troyer. "Het ophelderen van reactiemechanismen op kwantumcomputers". Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen 114, 7555โ7560 (2017). url: https://โ/โdoi.org/โ10.1073/โpnas.1619152114.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1619152114
[4] Ryan Babbush, Dominic W. Berry en Hartmut Neven. โKwantumsimulatie van het sachdev-ye-kitaev-model door asymmetrische qubitisatieโ. Fys. Rev.A 99, 040301 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.040301
[5] Yuan Su, Dominic W. Berry, Nathan Wiebe, Nicholas Rubin en Ryan Babbush. "Fouttolerante kwantumsimulaties van chemie in eerste kwantisering". PRX Quantum 2, 040332 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040332
[6] Thomas E. O'Brien, Michael Streif, Nicholas C. Rubin, Raffaele Santagati, Yuan Su, William J. Huggins, Joshua J. Goings, Nikolaj Moll, Elica Kyoseva, Matthias Degroote, Christofer S. Tautermann, Joonho Lee, Dominic W Berry, Nathan Wiebe en Ryan Babbush. "Efficiรซnte kwantumberekening van moleculaire krachten en andere energiegradiรซnten". Fys. Rev. Res. 4, 043210 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.043210
[7] Dorit Aharonov en Amnon Ta-Sjma. "Adiabatische kwantumtoestandgeneratie en statistische nulkennis". In Proceedings of the vijfendertigste jaarlijkse ACM-symposium over Theory of computing. Pagina's 20โ29. (2003). url: https://โ/โdoi.org/โ10.1145/โ780542.780546.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 780542.780546
[8] Dominic W Berry, Graeme Ahokas, Richard Cleve en Barry C Sanders. "Efficiรซnte kwantumalgoritmen voor het simuleren van schaarse Hamiltonians". Communicatie in de wiskundige natuurkunde 270, 359-371 (2007). url: https://โ/โdoi.org/โ10.1007/โs00220-006-0150-x.
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0150-x
[9] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs, Richard Cleve, Robin Kothari en Rolando D. Somma. "Simulatie van Hamiltoniaanse dynamiek met een afgeknotte taylorreeks". Fysiek. Eerwaarde Lett. 114, 090502 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.090502
[10] Andrew M. Childs, Aaron Ostrander en Yuan Su. "Snellere kwantumsimulatie door randomisatie". Kwantum 3, 182 (2019).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2019-09-02-182
[11] Guang Hao Low en Isaac L. Chuang. "Hamiltoniaanse simulatie door Qubitization". Kwantum 3, 163 (2019).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2019-07-12-163
[12] Guang Hao Low, Vadym Kliuchnikov en Nathan Wiebe. "Goed geconditioneerde Hamiltoniaanse simulatie met meerdere producten" (2019). url: https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.1907.11679.
https:/โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.1907.11679
[13] Guang Hao Low en Nathan Wiebe. "Hamiltoniaanse simulatie in het interactiebeeld" (2019). arXiv:1805.00675.
arXiv: 1805.00675
[14] Graaf Campbell. "Random compiler voor snelle Hamiltoniaanse simulatie". Fys. Ds. Lett. 123, 070503 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070503
[15] Nathan Wiebe, Dominic Berry, Peter Hรธyer en Barry C Sanders. "Decomposities van hogere orde van geordende exponentiรซle operatoren". Journal of Physics A: Wiskundig en Theoretisch 43, 065203 (2010).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1088/โ1751-8113/โ43/โ6/โ065203
[16] Andrew M. Childs, Yuan Su, Minh C. Tran, Nathan Wiebe en Shuchen Zhu. "Theorie van draverfout met commutatorschaling". Fysiek. Rev X 11, 011020 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011020
[17] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs, Yuan Su, Xin Wang en Nathan Wiebe. "Tijdsafhankelijke Hamiltoniaanse simulatie met $L^1$-normschaling". Kwantum 4, 254 (2020).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2020-04-20-254
[18] Dave Wecker, Bela Bauer, Bryan K. Clark, Matthew B. Hastings en Matthias Troyer. "Gate-count-schattingen voor het uitvoeren van kwantumchemie op kleine kwantumcomputers". Fysieke beoordeling A 90 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.90.022305
[19] David Poulin, Matthew B Hastings, Dave Wecker, Nathan Wiebe, Andrew C Doherty en Matthias Troyer. "De stapgrootte van de draver die nodig is voor nauwkeurige kwantumsimulatie van de kwantumchemie" (2014). url: https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.1406.4920.
https:/โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.1406.4920
[20] Ian D Kivlichan, Christopher E Granade en Nathan Wiebe. โFaseschatting met gerandomiseerde Hamiltoniansโ (2019). arXiv:1907.10070.
arXiv: 1907.10070
[21] Abhishek Rajput, Alessandro Roggero en Nathan Wiebe. "Gehybridiseerde methoden voor kwantumsimulatie in het interactiebeeld". Kwantum 6, 780 (2022).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2022-08-17-780
[22] Yingkai Ouyang, David R. White en Earl T. Campbell. "Compilatie door stochastische Hamiltoniaanse sparsificatie". Kwantum 4, 235 (2020).
https:/โ/โdoi.org/โ10.22331/โq-2020-02-27-235
[23] Shi Jin en Xiantao Li. โEen gedeeltelijk willekeurig trotter-algoritme voor kwantum Hamilton-simulatiesโ (2021). url: https://โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.2109.07987.
https:/โ/โdoi.org/โ10.48550/โarXiv.2109.07987
[24] Ryan Babbush, Nathan Wiebe, Jarrod McClean, James McClain, Hartmut Neven en Garnet Kin-Lic Chan. "Low-diepte kwantumsimulatie van materialen". Fysiek. Rev X 8, 011044 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011044
[25] Masuo Suzuki. "Fractale ontleding van exponentiรซle operatoren met toepassingen op veellichamentheorieรซn en Monte Carlo-simulaties". Natuurkundebrieven A 146, 319โ323 (1990).
https:/โ/โdoi.org/โ10.1016/โ0375-9601(90)90962-N
[26] Andrew M Childs en Nathan Wiebe. โHamiltoniaanse simulatie met lineaire combinaties van unitaire operatiesโ (2012). url: https://โ/โdoi.org/โ10.26421/โQIC12.11-12.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC12.11-12
[27] Paul K Faehrmann, Mark Steudtner, Richard Kueng, Maria Kieferova en Jens Eisert. "Randomiseren van formules voor meerdere producten voor verbeterde Hamiltoniaanse simulatie" (2021). url: https://โ/โui.adsabs.harvard.edu/โlink_gateway/โ2022Quantโฆ6..806F/โdoi:10.48550/โarXiv.2101.07808.
https:/โ/โui.adsabs.harvard.edu/โlink_gateway/โ2022Quantโฆ6..806F/โdoi:10.48550/โarXiv.2101.07808
[28] Dominic W. Berry, Andrew M. Childs en Robin Kothari. "Hamiltoniaanse simulatie met bijna optimale afhankelijkheid van alle parameters". In 2015 IEEE 56th Annual Symposium on Foundations of Computer Science. Pagina's 792-809. (2015).
https: / / doi.org/ 10.1109 / FOCS.2015.54
[29] Chi-Fang Chen, Hsin-Yuan Huang, Richard Kueng en Joel A. Tropp. โConcentratie voor willekeurige productformulesโ. PRX Quantum 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.040305
Geciteerd door
[1] Alexander M. Dalzell, Sam McArdle, Mario Berta, Przemyslaw Bienias, Chi-Fang Chen, Andrรกs Gilyรฉn, Connor T. Hann, Michael J. Kastoryano, Emil T. Khabiboulline, Aleksander Kubica, Grant Salton, Samson Wang en Fernando GSL Brandรฃo, โKwantumalgoritmen: een overzicht van applicaties en end-to-end complexiteitenโ, arXiv: 2310.03011, (2023).
[2] Etienne Granet en Henrik Dreyer, โContinu Hamiltoniaanse dynamiek op luidruchtige digitale kwantumcomputers zonder Trotter-foutโ, arXiv: 2308.03694, (2023).
[3] Almudena Carrera Vazquez, Daniel J. Egger, David Ochsner en Stefan Woerner, "Goed geconditioneerde formules voor meerdere producten voor hardwarevriendelijke Hamiltoniaanse simulatie", Kwantum 7, 1067 (2023).
[4] Matthew Pocrnic, Matthew Hagan, Juan Carrasquilla, Dvira Segal en Nathan Wiebe, "Samengestelde QDrift-productformules voor kwantum- en klassieke simulaties in reรซle en denkbeeldige tijd", arXiv: 2306.16572, (2023).
[5] Nicholas H. Stair, Cristian L. Cortes, Robert M. Parrish, Jeffrey Cohn en Mario Motta, "Stochastic quantum Krylov protocol with double-factorized Hamiltonians", Fysieke beoordeling A 107 3, 032414 (2023).
[6] Gumaro Rendon, Jacob Watkins en Nathan Wiebe, "Verbeterde nauwkeurigheid voor draversimulaties met behulp van Chebyshev-interpolatie", arXiv: 2212.14144, (2022).
[7] Zhicheng Zhang, Qisheng Wang en Mingsheng Ying, "Parallel kwantumalgoritme voor Hamiltoniaanse simulatie", arXiv: 2105.11889, (2021).
[8] Maximilian Amsler, Peter Deglmann, Matthias Degroote, Michael P. Kaicher, Matthew Kiser, Michael Kรผhn, Chandan Kumar, Andreas Maier, Georgy Samsonidze, Anna Schroeder, Michael Streif, Davide Vodola en Christopher Wever, โQuantum-enhanced quantum Monte Carlo: een industriรซle visieโ, arXiv: 2301.11838, (2023).
[9] Alireza Tavanfar, S. Alipour en AT Rezakhani, โBrengt de kwantummechanica grotere, ingewikkeldere kwantumtheorieรซn voort? Het pleidooi voor ervaringsgerichte kwantumtheorie en het interactiedomein van kwantumtheorieรซnโ, arXiv: 2308.02630, (2023).
[10] Pei Zeng, Jinzhao Sun, Liang Jiang en Qi Zhao, "Eenvoudige en uiterst nauwkeurige Hamiltoniaanse simulatie door Trotter-fout te compenseren met een lineaire combinatie van unitaire bewerkingen", arXiv: 2212.04566, (2022).
[11] Oriel Kiss, Michele Grossi en Alessandro Roggero, "Belangsteekproeven voor stochastische kwantumsimulaties", Kwantum 7, 977 (2023).
[12] Lea M. Trenkwalder, Eleanor Scerri, Thomas E. O'Brien en Vedran Dunjko, "Compilatie van Hamiltoniaanse simulatie met productformule via versterkend leren", arXiv: 2311.04285, (2023).
Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-11-14 11:17:33). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.
Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2023-11-14 11:17:32: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2023-11-14-1181 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.
Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-14-1181/
- :is
- :niet
- ][P
- 1
- 10
- 11
- 114
- 12
- 13
- 14
- 15%
- 16
- 17
- 19
- 20
- 2011
- 2012
- 2014
- 2015
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26%
- 27
- 28
- 29
- 32
- 33
- 54
- 7
- 8
- 9
- a
- Aaron
- boven
- SAMENVATTING
- Academy
- toegang
- nauwkeurigheid
- accuraat
- ACM
- vergevorderd
- voorkeuren
- Alexander
- algoritme
- algoritmen
- Alles
- ken toe
- toestaat
- an
- en
- Andrew
- jaar-
- toepassingen
- nadering
- ZIJN
- AS
- poging
- auteur
- auteurs
- BE
- achter
- tussen
- zowel
- bounds
- Breken
- RAS
- Bryan
- bouwt
- maar
- by
- geval
- centraal
- chan
- Kanaal
- chemie
- chen
- Christopher
- combinatie van
- combinaties
- combineren
- commentaar
- Volk
- Communicatie
- compleet
- complexiteit
- berekening
- computer
- Computer Science
- computers
- computergebruik
- voorwaarden
- doorlopend
- auteursrecht
- Kosten
- kon
- Daniel
- gegevens
- Dave
- David
- afhankelijkheid
- bepalen
- Diamond
- anders
- digitaal
- bespreken
- afstand
- doet
- gedurende
- dynamica
- e
- elektronisch
- emil
- eind tot eind
- energie-niveau
- fout
- schattingen
- exponentiรซle
- SNELLE
- veld-
- Tot slot
- Voornaam*
- Voor
- Krachten
- formule
- Stichtingen
- Achtergrond
- oppompen van
- gate
- generatie
- gradiรซnten
- toe te kennen
- harvard
- houders
- HTTPS
- Huang
- idee
- ideaal
- ideeรซn
- IEEE
- if
- denkbeeldig
- uitvoering
- belang
- verbeterd
- in
- opnemen
- industrieel
- Instituut
- instellingen
- wisselwerking
- interessant
- Internationale
- in
- IT
- Jakob
- james
- JavaScript
- jeffrey
- John
- Jordan
- Joshua
- tijdschrift
- John
- keith
- kus
- kennis
- kumar
- laboratorium
- groter
- Achternaam*
- leren
- Verlof
- Luwte
- Li
- Vergunning
- Lijst
- Laag
- Maier
- maria
- mario
- Mark
- materieel
- wiskundig
- Matthew
- Mei..
- mcschoon
- mechanica
- mechanismen
- methoden
- Michael
- model
- moleculair
- Maand
- meer
- meervoudig
- nationaal
- bijna
- Nicholas
- een
- november
- vele
- of
- ouder
- on
- open
- Operations
- operator
- exploitanten
- optimale
- or
- bestellen
- origineel
- Overige
- onze
- paginas
- Papier
- Parallel
- parameters
- deel
- Paul
- uitvoerend
- Peter
- Fysiek
- Fysica
- beeld
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- werkzaamheden
- Product
- protocol
- Bewijzen
- zorgen voor
- gepubliceerde
- uitgever
- uitgevers
- Qi
- Quantum
- kwantumalgoritmen
- quantum computers
- Kwantummechanica
- R
- willekeurige
- Gerandomiseerd
- reactie
- vast
- onlangs
- vermindering
- referenties
- geregistreerd
- stoffelijk overschot
- nodig
- beoordelen
- Richard
- streng
- ROBERT
- roodborstje
- Ryan
- s
- Sam
- dezelfde
- schuurmachines
- scaling
- schema
- regelingen
- Wetenschap
- WETENSCHAPPEN
- -Series
- tonen
- Eenvoudig
- simulatie
- single
- Maat
- Klein
- Land
- statistisch
- stefan
- Stap voor
- Stephen
- strategieรซn
- structuur
- Studie
- Met goed gevolg
- dergelijk
- geschikt
- Zon
- Enquรชte
- symposium
- termijn
- termen
- dat
- De
- hun
- theoretisch
- theorie
- dit
- niet de tijd of
- Titel
- naar
- toronto
- voor
- universiteit-
- bijgewerkt
- op
- URL
- us
- .
- gebruik
- via
- Bekijk
- volume
- W
- willen
- was
- we
- GOED
- Wat
- en
- wit
- william
- Met
- binnen
- zonder
- X
- jaar
- YING
- Yuan
- zephyrnet
- nul
- Zhao