利用优化的信息完备广义测量减轻ADAPT-VQE的测量开销
量子物理
2025-11-25 v2
摘要
ADAPT-VQE作为一种用于构建分子模拟紧凑拟设的稳健算法而脱颖而出。相较于UCCSD等其他方法，它能够显著降低电路深度，同时实现更高的精度，并且不会遭遇阻碍许多硬件高效拟设进行变分优化的所谓贫瘠高原问题。然而，在其标准实现中，它通过估计许多对易子算符来进行梯度评估，这引入了相当大的测量开销。在这项工作中，我们通过利用最近引入的一种基于自适应信息完备广义测量（AIM）的能量评估方法来减轻这种测量开销。除了提供一种测量能量本身的高效方式外，信息完备（IC）测量数据还可以被重复使用，以仅通过经典高效的后处理来估计ADAPT-VQE算符池中所有算符的对易子。我们详细介绍了AIM-ADAPT-VQE方案，并使用若干H4哈密顿量和算符池研究了其性能。我们的数值模拟表明，对于这里所考虑的系统，为评估能量而获得的测量数据可以被重复用于实现ADAPT-VQE，而无需额外的测量开销。此外，我们证明，如果能量测量达到化学精度，所得电路中的CNOT门数量接近理想值。在测量数据稀缺的情况下，AIM-ADAPT-VQE仍然能以高概率收敛到基态，尽管在某些情况下电路深度会增加。
引用
@article{arxiv.2212.09719,
title = {Mitigating the measurement overhead of ADAPT-VQE with optimised informationally complete generalised measurements},
author = {Anton Nykänen and Matteo A. C. Rossi and Elsi-Mari Borrelli and Sabrina Maniscalco and Guillermo García-Pérez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.09719},
year = {2025}
}