กฎการเปลี่ยนแปลง "เหมาะสม" สำหรับอนุพันธ์ของวิวัฒนาการควอนตัมแบบรบกวนพารามิเตอร์

กฎการเปลี่ยนแปลง "เหมาะสม" สำหรับอนุพันธ์ของวิวัฒนาการควอนตัมแบบรบกวนพารามิเตอร์

เดิร์ก โอลิเวอร์ ธีส

วิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี มหาวิทยาลัย Tartu ประเทศเอสโตเนีย

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

Banchi & Crooks (Quantum, 2021) ได้ให้วิธีการประมาณค่าอนุพันธ์ของค่าความคาดหวังโดยขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ป้อนผ่านสิ่งที่เราเรียกว่าวิวัฒนาการควอนตัม “รบกวน” $xmapsto e^{i(x A + B)/hbar}$ วิธีการของพวกเขาต้องการการปรับเปลี่ยน นอกเหนือจากการเปลี่ยนพารามิเตอร์ไปยังหน่วยเดียวที่ปรากฏ ยิ่งไปกว่านั้น ในกรณีที่ $B$-term ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ดูเหมือนว่าจะไม่ทราบวิธีการที่แน่นอน (ตัวประมาณค่าที่เป็นกลาง) สำหรับอนุพันธ์: วิธีของ Banchi & Crooks ให้การประมาณค่า
ในบทความนี้ สำหรับการประมาณค่าอนุพันธ์ของค่าความคาดหวังแบบกำหนดพารามิเตอร์ของประเภทนี้ เรานำเสนอวิธีการที่ต้องใช้พารามิเตอร์การเปลี่ยนเท่านั้น ไม่มีการดัดแปลงอื่นใดของวิวัฒนาการควอนตัม (กฎการเปลี่ยนแปลงที่ "เหมาะสม") วิธีการของเรานั้นแน่นอน (กล่าวคือ ให้การวิเคราะห์อนุพันธ์ ตัวประมาณค่าที่ไม่ลำเอียง) และมีความแปรปรวนแบบกรณีเลวร้ายที่สุดเช่นเดียวกับของ Banchi-Crooks
ยิ่งไปกว่านั้น เรายังหารือเกี่ยวกับทฤษฎีเกี่ยวกับกฎการเปลี่ยนแปลงที่เหมาะสม โดยอ้างอิงจากการวิเคราะห์ฟูริเยร์ของวิวัฒนาการควอนตัมแบบพาราเมตริกที่ก่อกวน ส่งผลให้เกิดลักษณะของกฎการเปลี่ยนแปลงที่เหมาะสมในแง่ของการแปลงฟูริเยร์ ซึ่งจะนำเราไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่มีอยู่จริงของความเหมาะสม กฎกะที่มีความเข้มข้นแบบทวีคูณของกะ เราได้รับวิธีการแบบตัดทอนที่แสดงข้อผิดพลาดในการประมาณ และเปรียบเทียบกับของ Banchi-Crooks ตามการจำลองเชิงตัวเลขเบื้องต้น

ในความพยายามที่จะใช้อุปกรณ์ควอนตัมในปัจจุบันหรืออนาคตอันใกล้สำหรับการคำนวณที่มีความหมาย วิธีการแบบควอนตัมแบบคลาสสิกแบบผสมแปรผันได้รับการติดตามอย่างกว้างขวาง ประกอบด้วยการกำหนดพารามิเตอร์ของวิวัฒนาการควอนตัม จากนั้นปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ให้เหมาะสมในลูป สลับระหว่างการคำนวณแบบควอนตัมและแบบคลาสสิก

อีกวิธีหนึ่งประกอบด้วยการแมปปัญหาการคำนวณกับแฮมิลตันที่สามารถรับรู้ได้บนฮาร์ดแวร์ควอนตัม ตัวอย่างเช่น สำหรับการสร้างแบบจำลองปัญหา Maximum Stable Set บนอุปกรณ์ควอนตัมอะตอมเย็น การปิดล้อม Rydberg อาจทำหน้าที่เป็นหนทางในการตระหนักถึงข้อจำกัดความเสถียรบางส่วน

แน่นอนว่ามีความพยายามที่จะรวมสองแนวทางเข้าด้วยกัน

สำหรับการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม โดยทั่วไปวิธีการแปรผันจะใช้ตัวประมาณของการไล่ระดับสี และตัวประมาณค่าเหล่านี้ควรมีอคติเล็กน้อยและความแปรปรวนเล็กน้อย ในโลกคอมพิวเตอร์ควอนตัมดิจิทัล — กล่าวคือ วงจรควอนตัมที่มีเกท (กำหนดพารามิเตอร์) เกท — การประมาณค่าการไล่ระดับสีเป็นที่เข้าใจกันดี และขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรียกว่า แต่เมื่อรวมดิจิตอลเข้ากับแอนะล็อก สถานการณ์เกิดขึ้นที่ส่วนพารามิเตอร์ของ Hamiltonian ไม่สลับกับส่วนอื่น
คิดว่าการเลือกเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ของความถี่ Rabi พูดเฉพาะกับอะตอมเดี่ยวในอาร์เรย์ของ Rydberg อะตอม: เทอม Rabi ไม่ได้สลับกับเงื่อนไขการปิดล้อม Rydberg มีตัวอย่างอีกมากมาย ในสถานการณ์เหล่านี้ ทฤษฎีกฎการเปลี่ยนแปลงที่รู้จักจะพังทลายลง
ในรายงานของเรา เราเสนอวิธีการใหม่ในการประมาณอนุพันธ์สำหรับสถานการณ์เหล่านี้ วิธีการของเราทำงานตามกระบวนทัศน์ของ shift-rule ที่รู้จัก และปรับปรุงตามความทันสมัยในการลดอคติของตัวประมาณค่า

► ข้อมูล BibTeX

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] Jarrod R McClean, Nicholas C. Rubin, Joonho Lee, Matthew P. Harrigan, Thomas E O'Brien, Ryan Babbush, William J Huggins และ Hsin-Yuan Huang “พื้นฐานของวิทยาการคอมพิวเตอร์ควอนตัมสอนอะไรเราเกี่ยวกับเคมี” วารสารฟิสิกส์เคมี 155, 150901 (2021).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2106.03997

[2] เซียว หยวน, ซูกูรู เอนโด, ฉี จ้าว, หยิง ลี่ และไซมอน ซี เบนจามิน “ทฤษฎีการจำลองควอนตัมแปรผัน”. ควอนตัม 3, 191 (2019)
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1812.08767

[3] โคสุเกะ มิทาราอิ, มาโคโตะ เนโกโระ, มาซาฮิโระ คิตากาวะ และเคสุเกะ ฟูจิอิ “การเรียนรู้วงจรควอนตัม”. ฟิสิกส์ รายได้ ก 98, 032309 (2018)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.98.032309

[4] มาร์เชลโล เบเนเด็ตติ, เอริกา ลอยด์, สเตฟาน แซ็ค และมัตเทีย ฟิออเรนตินี “วงจรควอนตัมแบบกำหนดพารามิเตอร์เป็นโมเดลแมชชีนเลิร์นนิง” วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม 4, 043001 (2019)
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ab4eb5

[5] เอ็ดเวิร์ด ฟาร์ฮี, เจฟฟรีย์ โกลด์สโตน และแซม กัทมันน์ “อัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพโดยประมาณควอนตัม” พิมพ์ล่วงหน้า (2014).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1411.4028

[6] เอริก อาร์ แอนชูเอตซ์, โจนาธาน พี โอลสัน, อลัน อัสปูรู-กูซิค และยูตง เฉา “แฟคตอริ่งควอนตัมผันแปร”. พิมพ์ล่วงหน้า (2018).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1808.08927

[7] คาร์ลอส บราโว-ปรีเอโต, ไรอัน ลาโรส, มาร์โก เซเรโซ, ยีกิต ซูบาซี, ลูคัส ซินซิโอ และแพทริก เจ โคลส์ “ตัวแก้เชิงเส้นควอนตัมแบบแปรผัน” พิมพ์ล่วงหน้า (2019).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1909.05820

[8] ไรอัน แบบบุช และฮาร์ทมุท เนเวน “การฝึกวิวัฒนาการควอนตัมโดยใช้การควบคุมย่อย” (2019) สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 10,275,717.

[9] Louis-Paul Henry, Slimane Thabet, Constantin Dalyac และ Loïc Henriet “เคอร์เนลวิวัฒนาการควอนตัม: การเรียนรู้ของเครื่องบนกราฟด้วยอาร์เรย์คิวบิตที่ตั้งโปรแกรมได้” การทบทวนทางกายภาพ ก 104, 032416 (2021)
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2107.03247

[10] Constantin Dalyac, Loïc Henriet, Emmanuel Jeandel, Wolfgang Lechner, Simon Perdrix, Marc Porcheron และ Margarita Veshchezerova “แนวทางควอนตัมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับปัญหาการปรับให้เหมาะสมทางอุตสาหกรรมอย่างหนัก กรณีศึกษาในด้านการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าอย่างชาญฉลาด” EPJ เทคโนโลยีควอนตัม 8, 12 (2021)
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2012.14859

[11] Ryan Sweke, Frederik Wilde, Johannes Meyer, Maria Schuld, Paul K Fährmann, Barthélémy Meynard-Piganeau และ Jens Eisert “การไล่ระดับสีแบบสุ่มสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัมแบบไฮบริด” ควอนตัม 4, 314 (2020)
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1910.01155

[12] Jun Li, Xiaodong Yang, Xinhua Peng และ Chang-Pu Sun “แนวทางแบบควอนตัมคลาสสิกแบบไฮบริดเพื่อการควบคุมที่เหมาะสมที่สุดของควอนตัม” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 118, 150503 (2017).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.150503

[13] เลโอนาร์โด บันคี และเกวิน อี. ครุกส์ “การวัด analytic gradients ของวิวัฒนาการควอนตัมทั่วไปด้วยกฎการเปลี่ยนพารามิเตอร์สุ่ม” ควอนตัม 5, 386 (2021)
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-01-25-386

[14] ริชาร์ด พี ไฟน์แมน “แคลคูลัสตัวดำเนินการที่มีการประยุกต์ใช้ในควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์” การตรวจร่างกาย 84, 108 (1951)
https://doi.org/10.1103/​PhysRev.84.108

[15] ราล์ฟ เอ็ม. วิลคอกซ์. "ตัวดำเนินการเลขชี้กำลังและความแตกต่างของพารามิเตอร์ในฟิสิกส์ควอนตัม" วารสารคณิตศาสตร์ฟิสิกส์ 8, 962–982 (1967).
https://doi.org/10.1063/​1.1705306

[16] ฮาเวียร์ กิล วิดัล และ เดิร์ค โอลิเวอร์ ธีส “แคลคูลัสบนวงจรควอนตัมแบบกำหนดพารามิเตอร์”. พิมพ์ล่วงหน้า (2018).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.1812.06323

[17] David Wierichs, Josh Izaac, Cody Wang และ Cedric Yen-Yu Lin “กฎการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทั่วไปสำหรับการไล่ระดับสีควอนตัม” พิมพ์ล่วงหน้า (2021).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2107.12390

[18] เดิร์ก โอลิเวอร์ ธีส “การเพิ่มประสิทธิภาพของกฎการเปลี่ยนพารามิเตอร์การสนับสนุนแบบจำกัดสำหรับอนุพันธ์ของวงจรควอนตัมแบบแปรผัน” พิมพ์ล่วงหน้า (2021).
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2112.14669

[19] ไมเคิล รีด และแบร์รี ไซมอน “วิธีการของฟิสิกส์คณิตศาสตร์สมัยใหม่ II: การวิเคราะห์ฟูเรียร์, การอยู่ร่วมกันในตนเอง” เล่ม 2. สำนักพิมพ์วิชาการ. (1975).

[20] Jarrod R McClean, Sergio Boixo, Vadim N Smelyanskiy, Ryan Babbush และ Hartmut Neven “ที่ราบสูงแห้งแล้งในภูมิทัศน์การฝึกอบรมเครือข่ายประสาทควอนตัม” การสื่อสารธรรมชาติ 9, 4812 (2018)
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-07090-4

[21] Andrew Arrasmith, Zoë Holmes, Marco Cerezo และ Patrick J Coles “ความเท่าเทียมกันของที่ราบสูงควอนตัมแห้งแล้งกับการกระจุกตัวของต้นทุนและช่องเขาแคบ” วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควอนตัม 7, 045015 (2022)
https://doi.org/​10.48550/​arXiv.2104.05868

[22] วอลเตอร์ รูดิน. “การวิเคราะห์การทำงาน”. แมคกรอว์-ฮิลล์ (1991).

[23] อีเลียส เอ็ม. สไตน์ และ รามี ชาการ์ชิ “การวิเคราะห์ฟูเรียร์: บทนำ”. เล่มที่ 1 สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (2011).

[24] เจอรัลด์ บี. ฟอลแลนด์. “หลักสูตรการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกเชิงนามธรรม”. เล่มที่ 29 กด CRC (2016).

[25] ดอน ซาเกียร์. “ฟังก์ชันไดลอการิทึม”. ในพรมแดนในทฤษฎีจำนวน ฟิสิกส์ และเรขาคณิต II หน้า 3–65. สปริงเกอร์(2007).

[26] ลีโอนาร์ด ซี. แม็กซิมอน. “ฟังก์ชันไดลอการิทึมสำหรับอาร์กิวเมนต์เชิงซ้อน” การดำเนินการของราชสมาคมแห่งลอนดอน ชุด A: วิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์ กายภาพ และวิศวกรรมศาสตร์ 459, 2807–2819 (2003)
https://doi.org/10.1098/​rspa.2003.1156

[27] อีเลียส เอ็ม. สไตน์ และ รามี ชาการ์ชิ “การวิเคราะห์เชิงซ้อน”. เล่มที่ 2 สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (2010).

[28] วอลเตอร์ รูดิน. “การวิเคราะห์จริงและซับซ้อน”. แมคกรอว์-ฮิลล์ (1987).

[29] ไฮนซ์ บาวเออร์. “ทฤษฎีมวลและบูรณาการ”. วอลเตอร์ เดอ กรูยเตอร์. (1992). พิมพ์ครั้งที่ 2.

[30] Franz Rellich และ Joseph Berkowitz “ทฤษฎีการก่อกวนของปัญหาค่าลักษณะเฉพาะ”. ซีอาร์ซีเพรส. (1969).

อ้างโดย

[1] Roeland Wiersema, Dylan Lewis, David Wierichs, Juan Carrasquilla และ Nathan Killoran, “มาถึงแล้ว $mathrm{SU}(N)$: ประตูควอนตัมหลายตัวแปรและการไล่ระดับสี” arXiv: 2303.11355, (2023).

การอ้างอิงข้างต้นมาจาก are อบต./นาซ่าโฆษณา (ปรับปรุงล่าสุดสำเร็จ 2023-07-14 10:03:06 น.) รายการอาจไม่สมบูรณ์เนื่องจากผู้จัดพิมพ์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่เหมาะสมและครบถ้วน

On บริการอ้างอิงของ Crossref ไม่พบข้อมูลอ้างอิงงาน (ความพยายามครั้งสุดท้าย 2023-07-14 10:03:04)

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก วารสารควอนตัม

สมการต้นแบบอย่างง่ายสำหรับการอธิบายระบบขับเคลื่อนภายใต้เสียงรบกวนแบบคลาสสิกที่ไม่ใช่สัญญาณรบกวนของมาร์โกเวียน

โหนดต้นทาง: 1822698
ประทับเวลา: เมษายน 6, 2023