ユニタリー行列の量子固有値変換による初期フォールトトレラント量子コンピュータに関する基底状態調製とエネルギー推定【JST・京大機械翻訳】

Dong Yulong; Lin Lin; Tong Yu

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202213070154437 整理番号：22P0330377

ユニタリー行列の量子固有値変換による初期フォールトトレラント量子コンピュータに関する基底状態調製とエネルギー推定【JST・京大機械翻訳】

Ground state preparation and energy estimation on early fault-tolerant quantum computers via quantum eigenvalue transformation of unitary matrices

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発行年： 2022年04月12日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年10月18日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

適切な仮定の下で,[Lin,Tong,量子2020]のアルゴリズムは,基底状態エネルギーを推定し,近最適クエリ複雑性を持つ量子ハミルトニアンの基底状態を準備できる。しかし,これはハミルトニアンの入力モデルを符号化するブロックに基づいており,その実装は大きな資源オーバヘッドを必要とすることが知られている。実際の多項式(QET-U)によるユニタリー行列の量子固有値変換と呼ばれるツールを開発し,それは入力モデルとして制御ハミルトニアン進化,単一アンシラ量子ビットおよびマルチ量子ビット制御演算を使用せず,従って初期フォールトトレラント量子デバイスに適している。これは,基底状態エネルギーを推定するための同等の回路構造ですべての以前のアルゴリズムより優れている簡単な量子アルゴリズムをもたらす。量子スピンハミルトニアンのクラスに対して,ある反変換関係を利用する新しい方法を提案し,さらに制御ハミルトニアン展開を実行する必要性を除去する。ハミルトニアン進化のTrotterベースの近似と結合して,得られたアルゴリズムは,初期フォールトトレラント量子デバイスに非常に適している。横場Isingモデルに対するIBM Qiskitを用いたアルゴリズムの性能を実証した。さらに,マルチキュービットToffoliゲートの使用を可能にするならば,振幅増幅と新しいバイナリ振幅推定アルゴリズムを実装し,それは回路深さを増加させるが,総クエリ複雑性を減少させた。得られるアルゴリズムは,基底状態準備とエネルギー推定のための近最適複雑性を,一定数の無数の量子ビット(3以上)を用いて飽和する。【JST・京大機械翻訳】

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量子力学一般 , 量子光学一般 , 計算理論

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