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基于经典后处理的单元块优化方案,以降低变分量子本征求解器噪声影响

量子物理 2024-11-04 v5 计算物理

摘要

变分量子本征求解器 (VQE) 是一种寻找哈密顿量基态的有前景的方法。单元块优化方案 (UBOS) 是一种领先的 VQE 方法,通过遍历门位于其他门的环境中,寻找每个门的最优参数。UBOS 相对于随机梯度下降 (SGD) 将基态的收敛时间提高了一个数量级。然而在面对来自测量噪声的高噪声期望值时,UBOS 在收敛速率和最终收敛能量方面仍存在不足。本文发展了两种经典后处理技术,特别是在测量噪声较大时改善 UBOS。通过高斯过程回归 (GPR),我们利用来自量子计算机的原始数据生成人造增强数据,以降低求解改进参数时的总体误差。通过双鲁棒优化加拒绝 (DROPR),我们防止异常噪声的异常数据导致错误的单次优化步骤,从而提高对噪声测量的鲁棒性。将这些技术结合起来,进一步将 UBOS 达到的最终相对误差降低三倍,且无需增加额外的量子测量或抽样开销。本工作进一步表明, developing 使用经典资源来后处理量子测量结果的技术可以显著改进 VQE 算法。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.19027,
  title  = {Classical Post-processing for Unitary Block Optimization Scheme to Reduce the Effect of Noise on Optimization of Variational Quantum Eigensolvers},
  author = {Xiaochuan Ding and Bryan K. Clark},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.19027},
  year   = {2024}
}

备注

18 pages, 11 figures