在NISQ器件上实现量子虚时间演化方法：非局域近似
量子物理
2021-06-04 v1
摘要
虚时间演化方法在经典计算机上求解量子多体问题的基态方面被广泛认为是一种高效方法。最近提出的量子虚时间演化方法（QITE）面临着线路深度深以及在噪声中等规模量子（NISQ）器件上难以实现的问题。在本研究中，我们发展了一种非局域近似来解决这一困难。我们发现，当将虚时间演化算符转换为酉算符时，通过去除所施加的局域性条件或局域近似（LA），量子线路深度被显著减小。我们提出了基于非局域性条件的两步近似方法：扩展局域近似（eLA）和非局域近似（NLA）。为确认eLA和NLA的有效性，我们将它们应用于无权重3-正则图和带权重完全图的最大割（max-cut）问题；我们比较评估了LA、eLA和NLA的性能。eLA和NLA方法在保持相同计算精度水平下所需的线路深度远少于LA。此外，我们开发了一种针对虚时间步的量子线路“压缩”方法，作为进一步减小QITE方法中线路深度的方法。本研究引入的eLA、NLA以及压缩方法使我们能够显著减小线路深度以及由门操作引起的误差累积，并为在NISQ器件上实现QITE方法铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2005.12715,
title = {Implementation of quantum imaginary-time evolution method on NISQ devices: Nonlocal approximation},
author = {Hirofumi Nishi and Taichi Kosugi and Yu-ichiro Matsushita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.12715},
year = {2021}
}
备注
9 pages, 3figures