探索化学启发式变分量子算法中贫瘠高原的存在
量子物理
2024-09-27 v2
摘要
在量子化学中，变分量子本征求解器是用于近期量子计算机分子模拟的一种有前景的算法。然而，使用硬件高效电路的 VQE 由于贫瘠高原问题面临可扩展性挑战。这引出了一个问题：来自酉耦合簇方法的化学启发式电路能否避免这一问题。在此，我们提供理论证据表明它们可能无法避免。通过考察交替的阻尼酉耦合簇拟设和松弛的 Trotter 化 UCC 拟设，我们发现在无限深度极限下，粒子-空穴单体和双体酉算符之间会发生分离。单体项产生多项式级集中的能量景观，而加入双体项则导致指数级集中。数值模拟支持了这些发现，表明流行的 1 步 Trotter 化含单双激发的酉耦合簇拟设可能无法扩展。我们的结果强调了可训练性与电路表达能力之间的联系，对 VQE 超越经典方法的能力提出了质疑。
引用
@article{arxiv.2312.08105,
title = {Towards determining the presence of barren plateaus in some chemically inspired variational quantum algorithms},
author = {Rui Mao and Guojing Tian and Xiaoming Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.08105},
year = {2024}
}