1دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم مهندسی، دانشگاه اوزاکا، 1-3 Machikaneyama، Toyonaka، اوزاکا 560-8531، ژاپن.
2مرکز اطلاعات کوانتومی و زیست شناسی کوانتومی، دانشگاه اوزاکا، ژاپن.
3دانشکده تحصیلات تکمیلی علوم و فناوری، دانشگاه کیو، 3-14-1 هیوشی، کوهوکو-کو، یوکوهاما 223-8522، ژاپن.
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
تئوری اغتشاش یک تکنیک مهم برای کاهش هزینه محاسباتی و ارائه بینش فیزیکی در شبیه سازی سیستم های کوانتومی با کامپیوترهای کلاسیک است. در اینجا، ما یک الگوریتم کوانتومی برای به دست آوردن انرژی های اغتشاشگر در رایانه های کوانتومی ارائه می دهیم. مزیت استفاده از رایانههای کوانتومی این است که میتوانیم اغتشاش را از یک همیلتونی شروع کنیم که حل آن به طور کلاسیک دشوار است. الگوریتم پیشنهادی از پردازش سیگنال کوانتومی (QSP) برای دستیابی به این هدف استفاده می کند. همراه با تئوری اغتشاش، ما یک تکنیک برای آمادهسازی حالت پایه با تجزیه و تحلیل هزینه محاسباتی دقیق ایجاد میکنیم که میتواند مورد علاقه مستقل باشد. ما همچنین هزینه محاسباتی تقریبی الگوریتم را برای سیستمهای شیمیایی ساده مانند خوشههای آب و مولکولهای پلیاسن برآورد میکنیم. تا جایی که ما می دانیم، این اولین برآورد از این قبیل برای کاربردهای عملی QSP است. متأسفانه، متوجه میشویم که الگوریتم پیشنهادی، حداقل در شکل فعلیاش، با وجود کارایی QSP در مقایسه با الگوریتمهای کوانتومی معمولی، اعداد عملی را نشان نمیدهد. با این حال، تئوری اغتشاش به دلیل قابلیت تفسیر فیزیکی، جهتی جذاب برای کاوش است. بینش هایی را در مورد اینکه چه تعاملی سهم مهمی در ویژگی های سیستم ها دارد به ما می دهد. این در تضاد شدید با رویکردهای مرسوم مبتنی بر الگوریتم تخمین فاز کوانتومی است، جایی که ما فقط میتوانیم مقادیر انرژی را بدست آوریم. از این جنبه، این کار اولین گام به سوی شبیهسازی کوانتومی «قابل توضیح» در رایانههای کوانتومی مقاوم به خطا است.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] GH Low و IL Chuang، Phys. کشیش لِت 118, 010501 (2017a).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.010501
[2] JM Martyn، ZM Rossi، AK Tan، و IL Chuang، PRX Quantum 2، 040203 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040203
[3] A. Gilyén، Y. Su، GH Low، و N. Wiebe، در مجموعه مقالات پنجاه و یکمین سمپوزیوم سالانه ACM SIGACT در نظریه محاسبات، STOC 51 (انجمن ماشین های محاسباتی، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 2019) ص. 2019-193.
https://doi.org/10.1145/3313276.3316366
[4] TJ Yoder، GH Low، و IL Chuang، Phys. کشیش لِت 113, 210501 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.210501
[5] G. Wang، DE Koh، PD Johnson، و Y. Cao، PRX Quantum 2، 010346 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010346
[6] PD جانسون، AA Kunitsa، JF Gonthier، MD Radin، C. Buda، EJ Doskocil، CM Abuan، و J. Romero، "کاهش هزینه تخمین انرژی در الگوریتم حل ویژه کوانتومی متغیر با تخمین دامنه قوی"، arXiv: 2203.07275. 2022).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2203.07275
arXiv: 2203.07275
[7] A. Katabarwa، A. Kunitsa، B. Peropadre، و P. Johnson، "کاهش زمان اجرا و خطا در VQE با استفاده از مدارهای کوانتومی عمیق تر و پر سر و صدا"، arXiv:2110.10664 (2021).
https://doi.org/10.48550/arXiv.2110.10664
arXiv: 2110.10664
[8] T. Helgaker، P. Jørgensen و J. Olsen، نظریه اغتشاش، در نظریه ساختار الکترونیکی مولکولی (جان وایلی و پسران، با مسئولیت محدود، 2000) فصل. 14، صص 724-816.
https://doi.org/10.1002/9781119019572.ch14
[9] S. Chakraborty، A. Gilyén و S. Jeffery، در چهل و ششمین کنفرانس بینالمللی اتومات، زبانها و برنامهنویسی (ICALP 46)، مجموعه مقالات بینالمللی لایبنیتس در انفورماتیک (LIPIcs)، جلد. 2019، ویرایش شده توسط C. Baier، I. Chatzigiannakis، P. Flocchini و S. Leonardi (Schloss Dagstuhl–Leibniz-Zentrum fuer Informatik، Dagstuhl، آلمان، 132) صفحات 2019:33–1:33.
https://doi.org/10.4230/LIPIcs.ICALP.2019.33
[10] R. Babbush, C. Gidney, DW Berry, N. Wiebe, J. McClean, A. Paler, A. Fowler, and H. Neven, Phys. Rev. X 8, 041015 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041015
[11] MA Nielsen و IL Chuang، محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی (انتشارات دانشگاه کمبریج، کمبریج، انگلستان، 2010).
[12] G. Brassard, P. Hoyer, M. Mosca, and A. Tapp, “Quantum Amplitude Amplification and Estimation” arXiv:0005055 (2000).
https://doi.org/10.1090/conm/305/05215
arXiv: 0005055
[13] D. Grinko، J. Gacon، C. Zoufal، و S. Woerner، npj Quantum Information 7، 52 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00379-1
[14] پی رال و بی فولر، کوانتوم 7، 937 (2023).
https://doi.org/10.22331/q-2023-03-02-937
[15] L. Lin and Y. Tong, Quantum 4, 372 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-12-14-372
[16] L. Lin and Y. Tong، PRX Quantum 3، 010318 (2022).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010318
[17] Y. Ge، J. Tura و JI Cirac، مجله فیزیک ریاضی 60، 022202 (2019).
https://doi.org/10.1063/1.5027484
[18] TE O'Brien، M. Streif، NC Rubin، R. Santagati، Y. Su، WJ Huggins، JJ Goings، N. Moll، E. Kyoseva، M. Degroote، CS Tautermann، J. Lee، DW Berry، N. Wiebe و R. Babbush، Phys. Rev. Res. 4, 043210 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.043210
[19] Y. Tong، D. An، N. Wiebe، و L. Lin، Phys. Rev. A 104, 032422 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.032422
[20] J. Sun، S. Endo، H. Lin، P. Hayden، V. Vedral، و X. Yuan، Phys. کشیش لِت. 129, 120505 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.120505
[21] GH Low و IL Chuang، "شبیه سازی همیلتونی با تقویت طیفی یکنواخت"، arXiv: 1707.05391 (2017b).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1707.05391
[22] AM Childs، R. Kothari و RD Somma، SIAM Journal on Computing 46، 1920 (2017).
https://doi.org/10.1137/16M1087072
[23] DJ Wales و MP Hodges, Chemical Physics Letters 286, 65 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0009-2614(98)00065-7
[24] Q. Sun، TC Berkelbach، NS Blunt، GH Booth، S. Guo، Z. Li، J. Liu، JD McClain، ER Sayfutyarova، S. Sharma، S. Wouters، و GK-L. چان، علوم مولکولی محاسباتی WIREs 8، e1340 (2018).
https://doi.org/10.1002/wcms.1340
[25] Q. Sun، X. Zhang، S. Banerjee، P. Bao، M. Barbry، NS Blunt، NA Bogdanov، GH Booth، J. Chen، Z.-H. کوی، جی جی اریکسن، ی. گائو، اس. گو، جی. هرمان، ام آر هرمس، کی کو، پی. کووال، اس. لهتولا، ز. لی، جی. لیو، ان. ماردیروسیان، جی دی مک کلین، ام. موتا ، B. Mussard، HQ Pham، A. Pulkin، W. Purwanto، PJ Robinson، E. Ronca، ER Sayfutyarova، M. Scheurer، HF Schurkus، JET Smith، C. Sun، S.-N. Sun، S. Upadhyay، LK Wagner، X. Wang، A. White، JD Whitfield، MJ Williamson، S. Wouters، J. Yang، JM Yu، T. Zhu، TC Berkelbach، S. Sharma، AY Sokolov و GK -ل. چان، مجله فیزیک شیمی 153، 024109 (2020).
https://doi.org/10.1063/5.0006074
[26] JR McClean، NC Rubin، KJ Sung، ID Kivlichan، X. Bonet-Monroig، Y. Cao، C. Dai، ES Fried، C. Gidney، B. Gimby، P. Gokhale، T. Häner، T. Hardikar، V Havlíček، O. Higgott، C. Huang، J. Izaac، Z. Jiang، X. Liu، S. McArdle، M. Neeley، T. O'Brien، B. O'Gorman، I. Ozfidan، MD Radin، J. Romero، NPD Sawaya، B. Senjean، K. Setia، S. Sim، DS Steiger، M. Steudtner، Q. Sun، W. Sun، D. Wang، F. Zhang، و R. Babbush، علوم کوانتومی و فناوری 5, 034014 (2020).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab8ebc
[27] P.-O. Löwdin, The Journal of Chemical Physics 18, 365 (1950).
https://doi.org/10.1063/1.1747632
[28] P. Jordan and E. Wigner, Zeitschrift für Physik 47, 631 (1928).
https://doi.org/10.1007/BF01331938
[29] J. Hachmann، JJ Dorando، M. Aviles، و GK-L. Chan, The Journal of Chemical Physics 127, 134309 (2007).
https://doi.org/10.1063/1.2768362
[30] ER Sayfutyarova و S. Hammes-Schiffer, Journal of Chemical Theory and Computation 15, 1679 (2019).
https://doi.org/10.1021/acs.jctc.8b01196
[31] I. Fdez. گالوان، ام. واچر، آ. علوی، سی. آنجلی، اف. آکویلانت، جی. اوچباخ، جی جی بائو، سی. بوکارف، نای بوگدانوف، آر.ک. کارلسون، ال.اف. , A. Dreuw, L. Freitag, LM Frutos, L. Gagliardi, F. Gendron, A. Giussani, L. González, G. Grell, M. Guo, CE Hoyer, M. Johansson, S. Keller, S. Knecht ، G. Kovačević، E. Källman، G. Li Manni، M. Lundberg، Y. Ma، S. Mai، J. a. P. Malhado، P. Å. Malmqvist، P. Marquetand، SA Mewes، J. Norell، M. Olivucci، M. Oppel، QM Phung، K. Pierloot، F. Plasser، M. Reiher، AM Sand، I. Schapiro، P. Sharma، CJ Stein، LK Sørensen، DG Truhlar، M. Ugandi، L. Ungur، A. Valentini، S. Vancoillie، V. Veryazov، O. Weser، TA Wesołowski، P.-O. Widmark, S. Wouters, A. Zech, JP Zobel, and R. Lindh, Journal of Chemical Theory and Computation 15, 5925 (2019).
https://doi.org/10.1021/acs.jctc.9b00532
[32] F. Aquilante، J. Autschbach، A. Baiardi، S. Battaglia، VA Borin، LF Chibotaru، I. Conti، L. De Vico، M. Delcey، I. Fdez. Galván، N. Ferré، L. Freitag، M. Garavelli، X. Gong، S. Knecht، ED Larsson، R. Lindh، M. Lundberg، P. Å. Malmqvist، A. Nenov، J. Norell، M. Odelius، M. Olivucci، TB Pedersen، L. Pedraza-González، QM Phung، K. Pierloot، M. Reiher، I. Schapiro، J. Segarra-Martí، F. سگتا، ال سیجو، اس.سن، دی.-سی. Sergentu، CJ Stein، L. Ungur، M. Vacher، A. Valentini، and V. Veryazov، The Journal of Chemical Physics 152، 214117 (2020).
https://doi.org/10.1063/5.0004835
[33] DW Berry، C. Gidney، M. Motta، JR McClean و R. Babbush، Quantum 3، 208 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-12-02-208
[34] JF Gonthier، MD Radin، C. Buda، EJ Doskocil، CM Abuan، و J. Romero، Phys. Rev. Research 4, 033154 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033154
[35] Y. Dong، X. Meng، KB Whaley، و L. Lin، Phys. Rev. A 103, 042419 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.103.042419
[36] E. Koridon، S. Yalouz، B. Senjean، F. Buda، TE O'Brien، و L. Visscher، Phys. Rev. Research 3, 033127 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.033127
ذکر شده توسط
[1] رافائله سانتاگاتی، آلن آسپورو-گوزیک، رایان باببوش، ماتیاس دگروت، لتیسیا گونزالس، الیکا کیوسوا، نیکولای مول، مارکوس اوپل، رابرت ام پریش، نیکلاس سی روبین، مایکل استریف، کریستوفر اس. توترمن، هورست وایس، Nathan Wiebe و Clemens Utschig-Utschig، "طراحی دارو در کامپیوترهای کوانتومی" arXiv: 2301.04114, (2023).
[2] Kiichiro Toyoizumi، Naoki Yamamoto، و Kazuo Hoshino، "شبیه سازی هامیلتونی با استفاده از تبدیل مقادیر تکین کوانتومی: تجزیه و تحلیل پیچیدگی و کاربرد در معادله خطی شده Vlasov-Poisson". arXiv: 2304.08937, (2023).
[3] مارک استودتنر، سام مورلی-شورت، ویلیام پل، سوکین سیم، کریستین ال. کورتس، ماتیاس لویپرسبرگر، رابرت ام پریش، ماتیاس دگروت، نیکولای مول، رافائل سانتاگاتی و مایکل استریف، "محاسبات کوانتومی متحمل خطا از قابل مشاهده های مولکولی» arXiv: 2303.14118, (2023).
[4] Wataru Inoue، Koki Aoyama، Yusuke Teranishi، Keita Kanno، Yuya O. Nakagawa و Kosuke Mitarai، "برنامه ریزی تقریباً بهینه اندازه گیری هامیلتونی مولکولی از طریق صفحه نمایشی محدود" arXiv: 2301.07335, (2023).
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-05-12 10:36:17). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2023-05-12 10:36:15: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2023-05-12-1000 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است.
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
- خرید و فروش سهام در شرکت های PRE-IPO با PREIPO®. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-12-1000/