基于量子自然梯度的高效量子电路
量子物理
2024-11-18 v2 介观与纳米尺度物理
统计力学
摘要
任意纠缠量子态的高效制备对量子计算至关重要。这对于依赖变分混合量子-经典算法的含噪中等规模量子模拟器尤为重要。为此，我们提出对称守恒修正量子近似优化算法（SCom-QAOA）电路。这些电路的深度不仅取决于与目标态所需的保真度，还取决于该态所包含的纠缠量。SCom-QAOA 电路的参数使用基于 Fubini-Study 度规的量子自然梯度法进行优化。SCom-QAOA 电路将未纠缠态转化为带隙一维哈密顿量的基态，其电路深度不依赖于系统尺寸，而依赖于有限关联长度。相比之下，对于制备临界一维系统的低能态，电路深度随系统尺寸成比例增长。即使在后一种情况下，深度小于系统尺寸的 SCom-QAOA 电路也足以生成保真度超过 99% 的态，这与近期应用相关。所提出的方案扩大了变分量子算法可访问的初态集合，并拓宽了量子模拟器中非平衡现象研究的范围。
引用
@article{arxiv.2310.10538,
title = {Efficient Quantum Circuits based on the Quantum Natural Gradient},
author = {Ananda Roy and Sameer Erramilli and Robert M. Konik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.10538},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 7 figures, published version