通过确定性电路分解实现量子电路的低深度虚拟蒸馏
量子物理
2024-08-29 v2
摘要
利用量子电路多个副本的测量进行虚拟蒸馏 (VD) 最近被提出作为一种期望值噪声缓解方法。然而，已知称为 B 门的电路分解仅适用于单量子比特期望值，而实际计算需要无法用 B 门校正的多量子比特期望值。我们通过结合多个投影来恢复正确的测量统计或期望值，从而发现了针对多量子比特期望值的低深度电路分解。我们的方法随量子比特数量线性增加纠缠门，但需要额外的测量。此外，在寻找基态的应用（如变分量子本征求解器 (VQE) 算法）中，需要变分原理，即能量不能低于基态能量。我们发现，如果单期望值上的噪声高于多量子比特期望值，变分原理将被破坏，从而使 VQE 失效。我们表明这种情况在使用 B 门时会发生，并且如果在所有期望值上使用我们的低深度分解，这种情况依然存在。我们在真实设备上进行了演示，证明我们的分解可以在 VQE 中缓解真实实验噪声，适用于采用双量子比特削尖映射的 H分子、三量子比特的 H以及四量子比特的 H。我们的分解提供了一种在真实设备上以显著更低的深度对任意可观测量执行重复电路虚拟蒸馏的方法。
引用
@article{arxiv.2402.18874,
title = {Low Depth Virtual Distillation of Quantum Circuits by Deterministic Circuit Decomposition},
author = {Akib Karim and Shaobo Zhang and Muhammad Usman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.18874},
year = {2024}
}