Ansatz variationnel hamiltonien sans plateaux stériles

Ansatz variationnel hamiltonien sans plateaux stériles

Nœud source: 3092075

Parc Chae-Yeun et Nathan Killoran

Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Canada

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Abstract

Les algorithmes quantiques variationnels, qui combinent des circuits quantiques paramétrés (PQC) hautement expressifs et des techniques d'optimisation dans l'apprentissage automatique, sont l'une des applications les plus prometteuses d'un ordinateur quantique à court terme. Malgré leur énorme potentiel, l’utilité des algorithmes quantiques variationnels au-delà de plusieurs dizaines de qubits est encore remise en question. L’un des problèmes centraux est la capacité de formation des PQC. Le paysage de la fonction de coût d’un PQC initialisé de manière aléatoire est souvent trop plat, nécessitant une quantité exponentielle de ressources quantiques pour trouver une solution. Ce problème, baptisé $textit{barren plateaux}$, a récemment retenu beaucoup d'attention, mais aucune solution générale n'est toujours disponible. Dans cet article, nous résolvons ce problème pour l’ansatz variationnel hamiltonien (HVA), qui est largement étudié pour résoudre les problèmes quantiques à N corps. Après avoir montré qu'un circuit décrit par un opérateur d'évolution temporelle généré par un hamiltonien local n'a pas de gradients exponentiellement petits, nous dérivons des conditions paramétriques pour lesquelles la HVA est bien approchée par un tel opérateur. Sur la base de ce résultat, nous proposons un schéma d'initialisation pour les algorithmes quantiques variationnels et un ansatz à paramètres contraints et exempt de plateaux stériles.

Les algorithmes quantiques variationnels (VQA) résolvent un problème cible en optimisant les paramètres d'un circuit quantique. Bien que les VQA soient l’une des applications les plus prometteuses d’un ordinateur quantique à court terme, leur utilité pratique est souvent remise en question. L’un des problèmes centraux est que les circuits quantiques avec des paramètres aléatoires ont souvent des gradients exponentiels faibles, limitant la possibilité d’entraînement des circuits. Ce problème, appelé plateaux stériles, a récemment suscité beaucoup d'intérêt, mais aucune solution générale n'est encore disponible. Ce travail propose une solution au problème des plateaux stériles pour l'ansatz variationnel hamiltonien, un type d'ansatz de circuit quantique largement étudié pour résoudre des problèmes quantiques à N corps.

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[11] Yanqi Song, Yusen Wu, Sujuan Qin, Qiaoyan Wen, Jingbo B. Wang et Fei Gao, « Analyse de la capacité d'entraînement des algorithmes d'optimisation quantique à partir d'une lentille bayésienne », arXiv: 2310.06270, (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2024-02-01 10:14:56). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

Impossible de récupérer Données de référence croisée lors de la dernière tentative 2024-02-01 10:14:54: Impossible de récupérer les données citées par 10.22331 / q-2024-02-01-1239 de Crossref. C'est normal si le DOI a été enregistré récemment.

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