通过拟二阶局部参数化优化加速收缩量子本征解算器的收敛
量子物理
2022-05-05 v1 化学物理
计算物理
摘要
收缩量子本征解算器（CQE）通过在量子计算机上求解多电子薛定谔方程到双电子空间的积分（或收缩）——即收缩薛定谔方程（CSE）——来求得其解。当应用于 CSE 的反厄米部分（ACSE）时，CQE 迭代针对由两体指数酉变换的一般乘积 ansatz 优化波函数，该 ansatz 可精确求解薛定谔方程。在本工作中，我们通过经典优化理论中的工具加速 CQE 及其波函数 ansatz 的收敛。通过将 CQE 算法视为局部参数空间中的优化，我们可应用拟二阶优化技术，如拟牛顿法或非线性共轭梯度法。实际上，这些算法使波函数对 ACSE 解的收敛达到超线性。收敛加速十分重要，因为它既能最小化近期中等规模量子（NISQ）计算机上噪声的累积，又能在未来容错量子设备上获得高精度解。我们展示了该算法，以及一些与降本考量相关的启发式实现、与其他常用方法（如变分量子本征解算器）的比较，以及一种无费米子编码形式的 CQE。
引用
@article{arxiv.2205.01726,
title = {Accelerated Convergence of Contracted Quantum Eigensolvers through a Quasi-Second-Order, Locally Parameterized Optimization},
author = {Scott E. Smart and David A. Mazziotti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.01726},
year = {2022}
}