利用酉变换在单量子比特测量的一次序列中测量所有相容算符
量子物理
2020-03-17 v4 化学物理
摘要
在量子计算机上求解电子结构问题的变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver）方法涉及对哈密顿量期望值的测量。形式上，量子力学允许同时测量所有相互对易或相容的算符。遗憾的是，当前硬件仅允许测量共享共同张量积本征基的远为有限的算符子集。我们引入酉变换，将任意完全对易的算符组变换为可在当前硬件上测量的算符组。这些酉操作可编码为 Clifford 门序列，并使我们不仅能测量大得多的项组，还能在经典计算机上高效地获得这些组。寻找覆盖整个哈密顿量所需的完全对易项组的最小数目问题，被发现等价于以哈密顿量项为顶点、以它们之间的对易关系为边的最小团覆盖问题。在多达五万项的几个分子电子哈密顿量上测试表明，所引入的技术将可分离测量的算符组数目减少至数百，从而实现高达两个数量级的缩减。还表明该增益至少随量子比特数目线性缩放。
引用
@article{arxiv.1907.09386,
title = {Measuring all compatible operators in one series of a single-qubit measurements using unitary transformations},
author = {Tzu-Ching Yen and Vladyslav Verteletskyi and Artur F. Izmaylov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.09386},
year = {2020}
}