Taglio rapido di circuiti quantistici con misurazioni randomizzate

Taglio rapido di circuiti quantistici con misurazioni randomizzate

Nodo di origine: 1990460

Angus Lowe1,2, Matija Medvidovic1,3,4, Anthony Hayes1, Lee J. O'Riordan1, Thomas R. Bromley1, Juan Miguel Arrazola1, e Nathan Killoran1

1Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Canada
2Centro di fisica teorica, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 02139, USA
3Centro per la fisica quantistica computazionale, Flatiron Institute, New York, NY, 10010, USA
4Dipartimento di Fisica, Columbia University, New York, 10027, USA

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Astratto

Proponiamo un nuovo metodo per estendere la dimensione di un calcolo quantistico oltre il numero di qubit fisici disponibili su un singolo dispositivo. Ciò si ottiene inserendo in modo casuale canali di misurazione e preparazione per esprimere lo stato di uscita di un circuito di grandi dimensioni come stato separabile tra dispositivi distinti. Il nostro metodo utilizza misurazioni randomizzate, risultando in un sovraccarico del campione che è $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$, dove $varepsilon $ è l'accuratezza del calcolo e $k$ il numero di fili paralleli che sono “tagliare” per ottenere sottocircuiti più piccoli. Mostriamo anche un limite inferiore teorico dell'informazione di $Omega(2^k / varepsilon ^2)$ per qualsiasi procedura comparabile. Utilizziamo le nostre tecniche per dimostrare che i circuiti nell'algoritmo di ottimizzazione quantistica approssimativa (QAOA) con strati di entanglement $p$ possono essere simulati da circuiti su una frazione del numero originale di qubit con un sovraccarico di circa $2^{O(pkappa) }$, dove $kappa$ è la dimensione di un separatore di vertici bilanciato noto del grafo che codifica il problema di ottimizzazione. Otteniamo prove numeriche di accelerazioni pratiche utilizzando il nostro metodo applicato al QAOA, rispetto al lavoro precedente. Infine, indaghiamo la fattibilità pratica dell'applicazione della procedura di taglio del circuito a problemi QAOA su larga scala su grafi raggruppati utilizzando un simulatore $30$-qubit per valutare l'energia variazionale di un problema $129$-qubit nonché eseguire un $62$-qubit -ottimizzazione qubit.

► dati BibTeX

► Riferimenti

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Citato da

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