Xanadu, Toronto, AÇIK, M5G 2C8, Kanada
Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.
Özet
Kuantum hesaplama için evrensel kapı kümeleri on yıllardır biliniyor, ancak kuantum kimyasının ilgi alanına giren işlemler olan parçacık koruyucu üniteler için hiçbir evrensel kapı kümesi önerilmiyor. Bu çalışmada, verilen dönüşler biçimindeki kontrollü tek uyarma kapılarının parçacık koruyucu üniteler için evrensel olduğunu gösteriyoruz. Tek-uyarma kapıları, diğer durumları değiştirmeden bırakırken $|2rangle, |01rangle$ durumları tarafından yayılan iki kübitlik alt uzayda rastgele bir $U(10)$ dönüşünü tanımlar - bu, bir tek kübitlik dönüşe benzer bir dönüşüm çift raylı bir kübit. Kanıt yapıcıdır, bu nedenle sonucumuz ayrıca keyfi parçacık koruyucu üniterleri derlemek için açık bir yöntem sağlar. Ek olarak, sabit sayıda parçacığın keyfi bir durumunu hazırlamak için kontrollü tek uyarma kapılarını kullanmak için bir yöntem açıklıyoruz. Tek kübit ve CNOT geçitlerine ayrıştırmaların yanı sıra Givens rotasyonları için analitik gradyan formülleri türetiyoruz. Sonuçlarımız, her algoritmanın aynı evrensel bileşenlerden oluşturulmuş benzersiz bir reçete olduğu kuantum hesaplama kimyası için birleştirici bir çerçeve sunar: Verilen rotasyonlar.
Öne çıkan resim: Givens rotasyonlarından oluşturulmuş örnek bir kuantum devresi
Popüler özet
► BibTeX verileri
► Referanslar
[1] Sam McArdle, Suguru Endo, Alan Aspuru-Guzik, Simon C Benjamin ve Xiao Yuan. "Kuantum hesaplamalı kimya". Modern Fizik 92, 015003 (2020) İncelemeleri.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015003
[2] Yudong Cao, Jonathan Romero, Jonathan P Olson, Matthias Degroote, Peter D Johnson, Mária Kieferová, Ian D Kivlichan, Tim Menke, Borja Peropadre, Nicolas PD Sawaya, et al. "Kuantum hesaplama çağında kuantum kimyası". Kimyasal İncelemeler 119, 10856–10915 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.chemrev.8b00803
[3] Markus Reiher, Nathan Wiebe, Krysta M Svore, Dave Wecker ve Matthias Troyer. "Kuantum bilgisayarlarda reaksiyon mekanizmalarının aydınlatılması". Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri 114, 7555–7560 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1619152114
[4] Alberto Peruzzo, Jarrod McClean, Peter Shadbolt, Man-Hong Yung, Xiao-Qi Zhou, Peter J Love, Alán Aspuru-Guzik ve Jeremy L O'Brien. "Bir fotonik kuantum işlemci üzerinde bir varyasyonel özdeğer çözücü". Nature Communications 5, 1–7 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213
[5] Peter JJ O'Malley, Ryan Babbush, Ian D Kivlichan, Jonathan Romero, Jarrod R McClean, Rami Barends, Julian Kelly, Pedram Roushan, Andrew Tranter, Nan Ding ve diğerleri. "Moleküler enerjilerin ölçeklenebilir kuantum simülasyonu". Fiziksel İnceleme X 6, 031007 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031007
[6] Jarrod R McClean, Mollie E Kimchi-Schwartz, Jonathan Carter ve Wibe A De Jong. "Uyumsuzluğun azaltılması ve uyarılmış durumların belirlenmesi için hibrit kuantum-klasik hiyerarşi". Fiziksel İnceleme A 95, 042308 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.042308
[7] Ilya G Ryabinkin, Scott N Genin ve Artur F Izmaylov. "Kısıtlı varyasyonel kuantum özçözücü: Fock uzayında kuantum bilgisayar arama motoru". Kimya Teorisi ve Hesaplama Dergisi 15, 249–255 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.8b00943
[8] Kosuke Mitarai, Yuya O Nakagawa ve Wataru Mizukami. "Varyasyonel kuantum özçözücü için analitik enerji türevleri teorisi". Fiziksel İnceleme Araştırması 2, 013129 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013129
[9] Yohei Ibe, Yuya O. Nakagawa, Nathan Earnest, Takahiro Yamamoto, Kosuke Mitarai, Qi Gao ve Takao Kobayashi. "Varyasyonel kuantum deflasyonu ile geçiş genliklerinin hesaplanması". Fizik Rev. Araştırma 4, 013173 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.013173
[10] P Jordan ve E Wigner. "Über das paulische äquivalenzverbot". Zeitschrift für Physik 47, 631-651 (1928).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-02781-3_9
[11] Seth Lloyd. "Neredeyse her kuantum mantık kapısı evrenseldir". Fiziksel İnceleme Mektupları 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346
[12] David P DiVincenzo. "İki bitlik kapılar kuantum hesaplama için evrenseldir". Fiziksel İnceleme A 51, 1015 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.51.1015
[13] Michael A Nielsen, Isaac L Chuang, Isaac L Chuang, et al. "Kuantum hesaplama ve kuantum bilgisi". Cambridge Üniversitesi Yayınları. (2000).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667
[14] Michał Oszmaniec ve Zoltán Zimborás. "Kısıtlı kuantum işlemleri sınıflarının evrensel uzantıları". Fiziksel İnceleme Mektupları 119, 220502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.220502
[15] Nicholas J Ward, Ivan Kassal ve Alán Aspuru-Guzik. "Kuantum simülasyonu için çok cisim durumlarının hazırlanması". Kimyasal Fizik Dergisi 130, 194105 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3115177
[16] Hefeng Wang, S Ashhab ve Franco Nori. "Bir kuantum bilgisayarda moleküler sistem benzeri durumları hazırlamak için verimli kuantum algoritması". Fiziksel İnceleme A 79, 042335 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.042335
[17] Zhang Jiang, Kevin J Sung, Kostyantyn Kechedzhi, Vadim N Smelyanskiy ve Sergio Boixo. İlişkili fermiyonların çok vücut fiziğini simüle etmek için kuantum algoritmaları. Fiziki İnceleme Başvurusu 9, 044036 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.9.044036
[18] Yordan S Yordanov, David RM Arvidsson-Shukur ve Crispin HW Barnes. "Kuantum hesaplamalı kimya için verimli kuantum devreleri". Fiziksel İnceleme A 102, 062612 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.062612
[19] Bryan T Gard, Linghua Zhu, George S Barron, Nicholas J Mayhall, Sophia E Economou ve Edwin Barnes. "Varyasyonel kuantum öz-çözücü algoritması için verimli simetri koruyan durum hazırlama devreleri". npj Kuantum Bilgisi 6, 1–9 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0240-1
[20] Gian-Luca R Anselmetti, David Wierichs, Christian Gogolin ve Robert M Parrish. "Fermiyonik sistemler için yerel, anlamlı, kuantum sayısını koruyan vqe ansätze". New Journal of Physics 23, 113010 (2021).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac2cb3
[21] MH Yung, Jorge Casanova, Antonio Mezzacapo, Jarrod Mcclean, Lucas Lamata, Alan Aspuru-Guzik ve Enrique Solano. "Kuantum kimyası için transistörden kapana kısılmış iyon bilgisayarlarına". Bilimsel Raporlar 4, 1–7 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep03589
[22] Jonathan Romero, Ryan Babbush, Jarrod R McClean, Cornelius Hempel, Peter J Love ve Alán Aspuru-Guzik. "Birleşik birleştirilmiş küme ansatzını kullanan kuantum hesaplama moleküler enerjileri için stratejiler". Kuantum Bilimi ve Teknolojisi 4, 014008 (2018).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/aad3e4
[23] Harper R Grimsley, Sophia E Economou, Edwin Barnes ve Nicholas J Mayhall. "Kuantum bilgisayarda tam moleküler simülasyonlar için uyarlanabilir bir varyasyon algoritması". Nature Communications 10, 1–9 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10988-2
[24] Ho Lun Tang, VO Shkolnikov, George S Barron, Harper R Grimsley, Nicholas J Mayhall, Edwin Barnes ve Sophia E Economou. "qubit-adapt-vqe: Bir kuantum işlemci üzerinde donanım açısından verimli analizler oluşturmak için uyarlanabilir bir algoritma". PRX Kuantum 2, 020310 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020310
[25] Abhinav Kandala, Antonio Mezzacapo, Kristan Temme, Maika Takita, Markus Brink, Jerry M Chow ve Jay M Gambetta. "Küçük moleküller ve kuantum mıknatıslar için donanım açısından verimli değişken kuantum öz çözücü". Doğa 549, 242–246 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879
[26] Panagiotis Kl Barkoutsos, Jerome F Gonthier, Igor Sokolov, Nikolaj Moll, Gian Salis, Andreas Fuhrer, Marc Ganzhorn, Daniel J Egger, Matthias Troyer, Antonio Mezzacapo, et al. "Elektronik yapı hesaplamaları için kuantum algoritmaları: Parçacık delikli hamiltonian ve optimize edilmiş dalga fonksiyonu açılımları". Fiziksel İnceleme A 98, 022322 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022322
[27] Ilya G Ryabinkin, Tzu-Ching Yen, Scott N Genin ve Artur F Izmaylov. "Qubit birleştirilmiş küme yöntemi: bir kuantum bilgisayarda kuantum kimyasına sistematik bir yaklaşım". Kimya Teorisi ve Hesaplama Dergisi 14, 6317–6326 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.8b00932
[28] Yuta Matsuzawa ve Yuki Kurashige. "Düşük derinlikli kuantum devreleri için kuantum kimyasında Jastrow tipi ayrışma". Kimya Teorisi ve Hesaplama Dergisi 16, 944–952 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.9b00963
[29] Juan Miguel Arrazola, Soran Jahangiri, Alain Delgado, Jack Ceroni, Josh Izaac, Antal Száva, Utkarsh Azad, Robert A Lang, Zeyue Niu, Olivia Di Matteo, et al. “PennyLane ile farklılaştırılabilir kuantum hesaplama kimyası” (2021). url: doi.org/10.48550/arXiv.2111.09967.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2111.09967
[30] Scott Aaronson, Daniel Grier ve Luke Schaeffer. “Tersinir bit işlemlerinin sınıflandırılması” (2015). url: doi.org/10.48550/arXiv.1504.05155.
https://doi.org/10.48550/arXiv.1504.05155
[31] Michael Reck, Anton Zeilinger, Herbert J Bernstein ve Philip Bertani. "Herhangi bir ayrık üniter operatörün deneysel gerçekleştirilmesi". Fiziksel İnceleme Mektupları 73, 58 (1994).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.73.58
[32] William R Clements, Peter C Humphreys, Benjamin J Metcalf, W Steven Kolthammer ve Ian A Walmsley. “Evrensel çok portlu interferometreler için optimum tasarım”. Optik 3, 1460–1465 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.3.001460
[33] Hubert de Guise, Olivia Di Matteo ve Luis L Sánchez-Soto. "Birimsel dönüşümlerin basit çarpanlara ayrılması". Fiziksel İnceleme A 97, 022328 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022328
[34] Mikko Möttönen, Juha J Vartiainen, Ville Bergholm ve Martti M Salomaa. "Tekdüze kontrollü rotasyonlar kullanarak kuantum durumlarının dönüşümü". Kuantum Bilgi ve Hesaplama 5, 467-473 (2005).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC5.6-5
[35] Jakob S Kottmann, Abhinav Anand ve Alán Aspuru-Guzik. "Kuantum bilgisayarlarda otomatik olarak türevlenebilir üniter birleştirilmiş küme için uygun bir yaklaşım". Kimya Bilimi (2021).
https:///doi.org/10.1039/D0SC06627C
[36] Andrea Mari, Thomas R. Bromley ve Nathan Killoran. "Kuantum donanımında gradyan ve yüksek mertebeden türevlerin tahmin edilmesi". Fiziksel İnceleme A 103, 012405 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012405
Alıntılama
[1] Kaining Zhang, Min-Hsiu Hsieh, Liu Liu ve Dacheng Tao, “Gauss başlatmaları, derin varyasyonel kuantum devrelerinin çorak platodan kaçmasına yardımcı olur”, arXiv: 2203.09376.
[2] Abhinav Anand, Philipp Schleich, Sumner Alperin-Lea, Phillip WK Jensen, Sukin Sim, Manuel Díaz-Tinoco, Jakob S. Kottmann, Matthias Degroote, Artur F. Izmaylov ve Alán Aspuru-Guzik, “A Quantum Computing View Üniter Birleştirilmiş Küme Teorisi Üzerine”, arXiv: 2109.15176.
[3] Daniel Huerga, “Varyasyonel Kuantum Değerlik-Bağı Simülasyonu”, arXiv: 2201.02545.
[4] Juan Miguel Arrazola, Soran Jahangiri, Alain Delgado, Jack Ceroni, Josh Izaac, Antal Száva, Utkarsh Azad, Robert A. Lang, Zeyue Niu, Olivia Di Matteo, Romain Moyard, Jay Soni, Maria Schuld, Rodrigo A. Vargas -Hernández, Teresa Tamayo-Mendoza, Cedric Yen-Yu Lin, Alán Aspuru-Guzik ve Nathan Killoran, “PennyLane ile farklılaştırılabilir kuantum hesaplama kimyası”, arXiv: 2111.09967.
[5] Luogen Xu, Joseph T. Lee ve JK Freericks, “Ancilla ve multiqubit kontrollü düşük dereceli muadilleri kullanan yüksek dereceli faktörize üniter birleştirilmiş küme operatörlerinin ayrıştırılması”, Fiziksel İnceleme A 105 1, 012406 (2022).
[6] Michael A. Jones, Harish J. Vallury, Charles D. Hill ve Lloyd CL Hollenberg, "Kuantum hesaplanmış momentler aracılığıyla Hartree-Fock enerjisinin ötesinde kimya", Bilimsel Raporlar 12, 8985 (2022).
[7] Vlad Gheorghiu, Michele Mosca ve Priyanka Mukhopadhyay, “Herhangi bir multi-qubit ünitenin T-sayısı ve T-derinliği”, arXiv: 2110.10292.
[8] Davide Castaldo, Soran Jahangiri, Alain Delgado ve Stefano Corni, “Çözeltideki moleküllerin kuantum simülasyonu”, arXiv: 2111.13458.
[9] I. Stetcu, A. Baroni ve J. Carlson, “Kuantum hesaplama için çok cisimli nükleer temel durumu oluşturmaya yönelik değişken yaklaşımlar”, Fiziksel İnceleme C 105 6, 064308 (2022).
[10] Mohammad Haidar, Marko J. Rančić, Thomas Ayral, Yvon Maday ve Jean-Philip Piquemal, "Kuantum Kimyası için Kuantum Öğrenme Makinesinin (QLM) Açık Kaynak Varyasyonel Kuantum Eigensolver Uzantısı", arXiv: 2206.08798.
Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2022-07-17 17:46:28) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.
On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2022-07-17 17:46:27).
Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.
