Differentieerbare matrixproducttoestanden voor het simuleren van variatie-kwantumcomputationele chemie

Differentieerbare matrixproducttoestanden voor het simuleren van variatie-kwantumcomputationele chemie

Tijdstempel: 4 december 2023 7:08 uur
Bronknooppunt: 2416097

Chu Guo1, Yi Fan2, Zhiqian Xu3en Honghui Shang4

1Henan Key Laboratorium voor kwantuminformatie en cryptografie, Zhengzhou, Henan 450000, China
2Hefei Nationaal Laboratorium voor Fysische Wetenschappen op microschaal, Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, Hefei, Anhui 230026, China
3Instituut voor computertechnologie, Chinese Academie van Wetenschappen, Peking
4Key Laboratory of Precision and Intelligent Chemistry, Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, Hefei, Anhui 230026, China

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Er wordt aangenomen dat Quantum Computing de ultieme oplossing is voor kwantumchemische problemen. Vóór de komst van grootschalige, volledig fouttolerante kwantumcomputers was de variatie-kwantum-eigensolver (VQE) een veelbelovend heuristisch kwantumalgoritme om echte kwantumchemische problemen op korte termijn luidruchtige kwantumcomputers op te lossen. Hier stellen we een zeer parallelliseerbare klassieke simulator voor VQE voor, gebaseerd op de matrixproductstatusrepresentatie van de kwantumtoestand, die het simulatiebereik van de bestaande simulatoren aanzienlijk vergroot. Onze simulator integreert naadloos de evolutie van het kwantumcircuit in het klassieke raamwerk voor autodifferentiatie, waardoor de gradiënten efficiënt kunnen worden berekend, vergelijkbaar met het klassieke diepe neurale netwerk, met een schaling die onafhankelijk is van het aantal variatieparameters. Als toepassingen gebruiken we onze simulator om veelgebruikte kleine moleculen zoals HF, HCl, LiH en H$_2$O te bestuderen, maar ook de grotere moleculen CO$_2$, BeH$_2$ en H$_4$ met maximaal $40 $ qubits. De gunstige schaalbaarheid van onze simulator ten opzichte van het aantal qubits en het aantal parameters zou het een ideale proeftuin kunnen maken voor kwantumalgoritmen op de korte termijn en een perfecte benchmarkingbasislijn voor aanstaande grootschalige VQE-experimenten op luidruchtige kwantumcomputers.

Uitgelichte afbeelding: (a) Ontleding van de golffunctie met een MPS. (b) Schematische weergave van het geheugenefficiënte (omkeerbare) back-propagatie-algoritme voor het evalueren van energiegradiënten met betrekking tot circuitparameters. Kwantumtoestanden die oranje zijn gemarkeerd, moeten in het geheugen worden opgeslagen.

Populaire samenvatting

Kwantumberekeningstechnologieën hebben de afgelopen jaren enorme vooruitgang geboekt, en kwantumchemie in combinatie met de variatiekwantum-eigensolver is een veelbelovende kandidaat om praktische kwantumvoordelen te realiseren. State-of-the-art VQE-simulator, de state-vector-simulator is geheugenbegrensd en de huidige simulaties zijn beperkt tot 28 qubits. We stellen een differentieerbare MPS-simulator voor die deze barrière grotendeels overwint, door gebruik te maken van zowel het hulpmiddel voor matrixproducttoestanden uit de kwantum-veel-deeltjesfysica als van het klassieke raamwerk voor automatische differentiatie. Differentieerbare berekeningen van echte chemische systemen met maximaal 40 qubits worden gedemonstreerd. Ons werk biedt dus een tijdige en schaalbare proeftuin voor onderzoekers in zowel quantum computing als quantumchemie.

► BibTeX-gegevens

► Referenties

[1] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell, Brian Burkett, Yu Chen, Zijun Chen, Ben Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Andrew Dunsworth, Edward Farhi, Brooks Foxen, Austin Fowler, Craig Gidney, Marissa Giustina, Rob Graff, Keith Guerin, Steve Habegger, Matthew P. Harrigan, Michael J. Hartmann, Alan Ho, Markus Hoffmann, Trent Huang, Travis S. Humble, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Dvir Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Paul V. Klimov, Sergey Knysh, Alexander Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Mike Lindmark, Erik Lucero, Dmitry Lyakh, Salvatore Mandrà, Jarrod R. McClean, Matthew McEwen, Anthony Megrant, Xiao Mi, Kristel Michielsen, Masoud Mohseni, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Murphy Yuezhen Niu, Eric Ostby, Andre Petukhov, John C. Platt, Chris Quintana, Eleanor G. Rieffel, Pedram Roushan, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vadim Smelyanskiy, Kevin J. Sung, Matthew D. Trevithick, Amit Vainsencher, Benjamin Villalonga, Theodore White, Z. Jamie Yao , Ping Yeh, Adam Zalcman, Hartmut Neven en John M. Martinis. Kwantumsuprematie met behulp van een programmeerbare supergeleidende processor. Nature, 574 (7779): 505–510, 2019. doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

[2] Yulin Wu, Wan-Su Bao, Sirui Cao, Fusheng Chen, Ming-Cheng Chen, Xiawei Chen, Tung-Hsun Chung, Hui Deng, Yajie Du, Daojin Fan, Ming Gong, Cheng Guo, Chu Guo, Shaojun Guo, Lianchen Han , Linyin Hong, He-Liang Huang, Yong-Heng Huo, Liping Li, Na Li, Shaowei Li, Yuan Li, Futian Liang, Chun Lin, Jin Lin, Haoran Qian, Dan Qiao, Hao Rong, Hong Su, Lihua Zon, Liangyuan Wang, Shiyu Wang, Dachao Wu, Yu Xu, Kai Yan, Weifeng Yang, Yang Yang, Yangsen Ye, Jianghan Yin, Chong Ying, Jiale Yu, Chen Zha, Cha Zhang, Haibin Zhang, Kaili Zhang, Yiming Zhang, Han Zhao , Youwei Zhao, Liang Zhou, Qingling Zhu, Chao-Yang Lu, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu en Jian-Wei Pan. Sterk kwantumcomputervoordeel met behulp van een supergeleidende kwantumprocessor. Fys. Rev. Lett., 127: 180501, oktober 2021. 10.1103/​PhysRevLett.127.180501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.180501

[3] Qingling Zhu, Sirui Cao, Fusheng Chen, Ming-Cheng Chen, Xiawei Chen, et al. Kwantumcomputervoordeel via willekeurige circuitsampling met 60 qubit en 24 cycli. Science Bulletin, 67 (3): 240–245, 2022. doi.org/​10.1016/​j.scib.2021.10.017.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.scib.2021.10.017

[4] Daochen Wang, Oscar Higgott en Stephen Brierley. Versnelde variationele kwantum eigensolver. Phys. Rev. Lett., 122: 140504, april 2019 / PhysRevLett.10.1103.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.140504

[5] Stephen Diadamo, Marco Ghibaudi en James Cruise. Gedistribueerde kwantumcomputers en netwerkcontrole voor versnelde vqe. IEEE Transactions on Quantum Engineering, 2: 1–21, 2021. ISSN 2689-1808. 10.1109/​tqe.2021.3057908.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tqe.2021.3057908

[6] P. Lolur, M. Rahm, M. Skogh, L. García-Álvarez en G. Wendin. Benchmarking van de variatie-kwantum-eigensolver door simulatie van de grondtoestandsenergie van prebiotische moleculen op krachtige computers. AIP Conference Proceedings, 2362 (1): 030005, 2021. 10.1063/​5.0054915.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0054915

[7] 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. Kwantumchemie in het tijdperk van kwantumcomputers. Chemische beoordelingen, 119 (19): 10856–10915, 2019. doi.org/​10.1021/​acs.chemrev.8b00803.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.chemrev.8b00803

[8] null null, Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Sergio Boixo, Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Yu Chen, Zijun Chen , Benjamin Chiaro, Roberto Collins, William Courtney, Sean Demura, Andrew Dunsworth, Edward Farhi, Austin Fowler, Brooks Foxen, Craig Gidney, Marissa Giustina, Rob Graff, Steve Habegger, Matthew P. Harrigan, Alan Ho, Sabrina Hong, Trent Huang , William J. Huggins, Lev Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Dvir Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Julian Kelly, Seon Kim, Paul V. Klimov, Alexander Korotkov, Fedor Kostritsa, David Landhuis, Pavel Laptev, Mike Lindmark, Erik Lucero, Orion Martin, John M. Martinis, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Anthony Megrant, Xiao Mi, Masoud Mohseni, Wojciech Mruczkiewicz, Josh Mutus, Ofer Naaman, Matthew Neeley, Charles Neill, Hartmut Neven , Murphy Yuezhen Niu, Thomas E. O'Brien, Eric Ostby, Andre Petukhov, Harald Putterman, Chris Quintana, Pedram Roushan, Nicholas C. Rubin, Daniel Sank, Kevin J. Satzinger, Vadim Smelyanskiy, Doug Strain, Kevin J. Sung , Marco Szalay, Tyler Y. Takeshita, Amit Vainsencher, Theodore White, Nathan Wiebe, Z. Jamie Yao, Ping Yeh en Adam Zalcman. Hartree-fock op een supergeleidende qubit-kwantumcomputer. Wetenschap, 369 (6507): 1084–1089, 2020. 10.1126/​science.abb9811.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.abb9811

[9] Lawrence W. Cheuk, Matthew A. Nichols, Katherine R. Lawrence, Melih Okan, Hao Zhang, Ehsan Khatami, Nandini Trivedi, Thereza Paiva, Marcos Rigol en Martin W. Zwierlein. Observatie van ruimtelijke ladings- en spincorrelaties in het 2D fermi-hubbard-model. Wetenschap, 353 (6305): 1260–1264, 2016. 10.1126/​science.aag3349.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aag3349

[10] Ulrich Schollwöck. De renormalisatiegroep van de dichtheidsmatrix in het tijdperk van matrixproducttoestanden. Annals of Physics, 326 (1): 96–192, januari 2011. ISSN 0003-4916. 10.1016/​j.aop.2010.09.012.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2010.09.012

[11] Roman Orús. Een praktische introductie tot tensornetwerken: matrixproducttoestanden en geprojecteerde verstrengelde paartoestanden. Annalen van de natuurkunde, 349: 117–158, 2014. doi.org/​10.1016/​j.aop.2014.06.013.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2014.06.013

[12] Ryan LaRose. Overzicht en vergelijking van Quantum-softwareplatforms op poortniveau. Quantum, 3: 130, maart 2019. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-03-25-130.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-25-130

[13] Tyson Jones, Anna Brown, Ian Bush en Simon C. Benjamin. Quest en krachtige simulatie van kwantumcomputers. Scientific Reports, 9: 10736, 2019. 10.1038/​s41598-019-47174-9.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-019-47174-9

[14] Eric J Bylaska, Duo Song, Nicholas P Bauman, Karol Kowalski, Daniel Claudino en Travis S Humble. Kwantumoplossers voor Hamiltonians met vlakke golven: het verkorten van virtuele ruimtes door de optimalisatie van paarsgewijze correlaties. Frontiers In Chemistry, 9:26, 2021. doi.org/​10.3389/​fchem.2021.603019.
https://​/​doi.org/​10.3389/​fchem.2021.603019

[15] Saad Yalouz, Bruno Senjean, Jakob Günther, Francesco Buda, Thomas E O'Brien en Lucas Visscher. Een toestandsgemiddeld orbitaal-geoptimaliseerd hybride kwantum-klassiek algoritme voor een democratische beschrijving van grond- en aangeslagen toestanden. Quantum Science and Technology, 6 (2): 024004, januari 2021. 10.1088/​2058-9565/​abd334.
https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abd334

[16] David Zsolt Manrique, Irfan T. Khan, Kentaro Yamamoto, Vijja Wichitwechkarn en David Muñoz Ramo. Momentum-ruimte unitair gekoppelde cluster en translationele kwantumsubruimte-uitbreiding voor periodieke systemen op kwantumcomputers. arXiv:quant-ph, 2008.08694, 2021. 10.48550/​arXiv.2008.08694.
https:/​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2008.08694

[17] Rongxin Xia en Sabre Kais. Qubit-gekoppelde cluster-singles en doubles-variationele kwantum-eigensolver ansatz voor elektronische structuurberekeningen. Quantum Science and Technology, 6 (1): 015001, 2020. 10.1088/​2058-9565/​abbc74.
https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abbc74

[18] Weitang Li, Zigeng Huang, Changsu Cao, Yifei Huang, Zhigang Shuai, et al. Op weg naar praktische kwantuminbeddingssimulatie van realistische chemische systemen op kwantumcomputers voor de korte termijn. Chemische Wetenschappen, 13: 8953–8962, 2021. 10.1039/​D2SC01492K.
https://​/​doi.org/​10.1039/​D2SC01492K

[19] Jie Liu, Lingyun Wan, Zhenyu Li en Jinlong Yang. Simulatie van periodieke systemen op een kwantumcomputer met behulp van moleculaire orbitalen. J. Chem. Theory Comput., 16: 6904–6914, 2020. 10.1021/​acs.jctc.0c00881.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.0c00881

[20] Yi Fan, Jie Liu, Zhenyu Li en Jinlong Yang. Bewegingsvergelijkingstheorie om nauwkeurige bandstructuren te berekenen met een kwantumcomputer. The Journal of Physical Chemistry Letters, 12 (36): 8833–8840, 2021a. doi.org/​10.1021/​acs.jpclett.1c02153.
https://​/​doi.org/​10.1021/​acs.jpclett.1c02153

[21] Jakob S. Kottmann, Philipp Schleich, Teresa Tamayo-Mendoza en Alán Aspuru-Guzik. Het verminderen van de qubit-vereisten met behoud van de numerieke precisie voor de variatie-kwantum-eigensolver: een basisset-vrije benadering. The Journal of Physical Chemistry Letters, 12 (1): 663–673, 2021. doi.org/​10.1021/​acs.jpclett.0c03410.
https://​/​doi.org/​10.1021/​acs.jpclett.0c03410

[22] Changsu Cao, Jiaqi Hu, Wengang Zhang, Xusheng Xu, Dechin Chen, Fan Yu, Jun Li, Han-Shi Hu, Dingshun Lv en Man-Hong Yung. Vooruitgang in de richting van grotere moleculaire simulatie op een kwantumcomputer: simulatie van een systeem met maximaal 28 qubits versneld door puntgroepsymmetrie. Fysieke beoordeling A, 105: 062452, juni 2022a. 10.1103/​PhysRevA.105.062452.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.062452

[23] Ilya G Ryabinkin, Artur F Izmaylov en Scott N Genin. A posteriori correcties op de iteratieve qubit-gekoppelde clustermethode om het gebruik van kwantumbronnen bij grootschalige berekeningen te minimaliseren. Quantum Science and Technology, 6 (2): 024012, maart 2021. 10.1088/​2058-9565/​abda8e.
https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​abda8e

[24] Changsu Cao, Jiaqi Hu, Wengang Zhang, Xusheng Xu, Dechin Chen, Fan Yu, Jun Li, Han-Shi Hu, Dingshun Lv en Man-Hong Yung. Vooruitgang in de richting van grotere moleculaire simulatie op een kwantumcomputer: simulatie van een systeem met maximaal 28 qubits versneld door puntgroepsymmetrie. Fys. Rev. A, 105: 062452, juni 2022b. 10.1103/​PhysRevA.105.062452.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.062452

[25] MB Hastings. Een gebiedswet voor eendimensionale kwantumsystemen. Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, 2007 (08): P08024–P08024, augustus 2007. 10.1088/​1742-5468/​2007/​08/​p08024.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2007/​08/​p08024

[26] Alexander McCaskey, Eugene Dumitrescu, Mengsu Chen, Dmitry Lyakh en Travis Humble. Validatie van kwantumklassieke programmeermodellen met tensornetwerksimulaties. PLOS ONE, 13 (12): 1–19, 12 2018. 10.1371/​journal.pone.0206704.
https: / / doi.org/ 10.1371 / journal.pone.0206704

[27] Yiqing Zhou, E. Miles Stoudenmire en Xavier Waintal. Wat beperkt de simulatie van kwantumcomputers? Fys. Rev. X, 10: 041038, november 2020. 10.1103/​PhysRevX.10.041038.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.041038

[28] Honghui Shang, Li Shen, Yi Fan, Zhiqian Xu, Chu Guo, Jie Liu, Wenhao Zhou, Huan Ma, Rongfen Lin, Yuling Yang, Fang Li, Zhuoya Wang, Yunquan Zhang en Zhenyu Li. Grootschalige simulatie van kwantumcomputationele chemie op een nieuwe Sunway-supercomputer. arXiv:quant-ph, 2207.03711, 2022. 10.48550/​arXiv.2207.03711.
https:/​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2207.03711

[29] Gadi Aleksandrowicz, Thomas Alexander, Panagiotis Barkoutsos, Luciano Bello, Yael Ben-Haim, David Bucher, Francisco Jose Cabrera-Hernández, Jorge Carballo-Franquis, Adrian Chen, Chun-Fu Chen, Jerry M. Chow, Antonio D. Córcoles-Gonzales , Abigail J. Cross, Andrew Cross, Juan Cruz-Benito, Chris Culver, Salvador De La Puente González, Enrique De La Torre, Delton Ding, Eugene Dumitrescu, Ivan Duran, Pieter Eendebak, Mark Everitt, Ismael Faro Sertage, Albert Frisch, Andreas Fuhrer, Jay Gambetta, Borja Godoy Gago, Juan Gomez-Mosquera, Donny Greenberg, Ikko Hamamura, Vojtech Havlicek, Joe Hellmers, Łukasz Herok, Hiroshi Horii, Shaohan Hu, Takashi Imamichi, Toshinari Itoko, Ali Javadi-Abhari, Naoki Kanazawa, Anton Karazeev, Kevin Krsulich, Peng Liu, Yang Luh, Yunho Maeng, Manoel Marques, Francisco Jose Martín-Fernández, Douglas T. McClure, David McKay, Srujan Meesala, Antonio Mezzacapo, Nikolaj Moll, Diego Moreda Rodríguez, Giacomo Nannicini, Paul Nation , Pauline Ollitrault, Lee James O'Riordan, Hanhee Paik, Jesús Pérez, Anna Phan, Marco Pistoia, Viktor Prutyanov, Max Reuter, Julia Rice, Abdón Rodríguez Davila, Raymond Harry Putra Rudy, Mingi Ryu, Ninad Sathaye, Chris Schnabel, Eddie Schoute, Kanav Setia, Yunong Shi, Adenilton Silva, Yukio Siraichi, Seyon Sivarajah, John A. Smolin, Mathias Soeken, Hitomi Takahashi, Ivano Tavernelli, Charles Taylor, Pete Taylour, Kenso Trabing, Matthew Treinish, Wes Turner, Desiree Vogt-Lee , Christophe Vuillot, Jonathan A. Wildstrom, Jessica Wilson, Erick Winston, Christopher Wood, Stephen Wood, Stefan Wörner, Ismail Yunus Akhalwaya en Christa Zoufal. Qiskit: een opensourceframework voor kwantumcomputing, januari 2019.

[30] Johnny Gray. quimb: een Python-pakket voor kwantuminformatie en berekeningen met veel lichamen. Journal of Open Source Software, 3 (29): 819, 2018. 10.21105/​joss.00819.
https: / / doi.org/ 10.21105 / joss.00819

[31] K. Mitarai, M. Negoro, M. Kitagawa en K. Fujii. Kwantumcircuit leren. Fys. Rev. A, 98: 032309, september 2018. 10.1103/​PhysRevA.98.032309.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.032309

[32] M. Cerezo, Andrew Arrasmith, Ryan Babbush, Simon C. Benjamin, Suguru Endo, Keisuke Fujii, Jarrod R. McClean, Kosuke Mitarai, Xiao Yuan, Lukasz Cincio en Patrick J. Coles. Variatie kwantumalgoritmen. Nature Reviews Physics, 3 (9): 625–644, 2021. 10.1038/​s42254-021-00348-9.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-021-00348-9

[33] C. Schön, E. Solano, F. Verstraete, JI Cirac en MM Wolf. Sequentiële generatie van verstrengelde multiqubit-toestanden. Fys. Rev. Lett., 95: 110503, september 2005. 10.1103/PhysRevLett.95.110503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.110503

[34] Zhi-Yuan Wei, Daniel Malz en J. Ignacio Cirac. Opeenvolgende generatie van geprojecteerde toestanden van verstrengelde paren. Fys. Rev. Lett., 128: 010607, januari 2022. 10.1103/​PhysRevLett.128.010607.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.010607

[35] Alberto Peruzzo, Jarrod McClean, Peter Shadbolt, Man-Hong Yung, Xiao-Qi Zhou, Peter J. Love, Alán Aspuru-Guzik en Jeremy L. O'Brien. Een variatie-eigenwaarde-oplosser op een fotonische kwantumprocessor. Nature Communications, 5 (1): 4213, 2014. doi.org/​10.1038/​ncomms5213.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213

[36] PJJ O'Malley, R. Babbush, ID Kivlichan, J. Romero, JR McClean, R. Barends, J. Kelly, P. Roushan, A. Tranter, N. Ding, B. Campbell, Y. Chen, Z. Chen , B. Chiaro, A. Dunsworth, AG Fowler, E. Jeffrey, E. Lucero, A. Megrant, J. Y. Mutus, M. Neeley, C. Neill, C. Quintana, D. Sank, A. Vainsencher, J. Wenner , T.C. White, P.V. Coveney, P.J. Love, H. Neven, A. Aspuru-Guzik en J.M. Martinis. Schaalbare kwantumsimulatie van moleculaire energieën. Fysieke beoordeling X, 6 (3): 031007, 2016. doi.org/​10.1103/​PhysRevX.6.031007.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031007

[37] Abhinav Kandala, Antonio Mezzacapo, Kristan Temme, Maika Takita, Markus Brink, Jerry M. Chow en Jay M. Gambetta. Hardware-efficiënte variatie-kwantum-eigenoplosser voor kleine moleculen en kwantummagneten. Nature, 549 (7671): 242–246, 2017. doi.org/​10.1038/​nature23879.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879

[38] J.I. Colless, V.V. Ramasesh, D. Dahlen, M.S. Blok, M.E. Kimchi-Schwartz, J.R. McClean, J. Carter, W.A. de Jong en I. Siddiqi. Berekening van moleculaire spectra op een kwantumprocessor met een foutbestendig algoritme. Fysieke beoordeling X, 8 (1): 011021, 2018. doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.011021.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011021

[39] R. Sagastizabal, X. Bonet-Monroig, M. Singh, M.A. Rol, C.C. Bultink, X. Fu, C.H. Price, V.P. Ostroukh, N. Muthusubramanian, A. Bruno, M. Beekman, N. Haider, T.E. O'Brien , en L. DiCarlo. Experimentele foutbeperking via symmetrieverificatie in een variatiekwantum-eigensolver. Fys. Rev. A, 100: 010302, 2019. doi.org/​10.1103/​PhysRevA.100.010302.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.010302

[40] Yangchao Shen, Xiang Zhang, Shuaining Zhang, Jing-Ning Zhang, Man-Hong Yung en Kihwan Kim. Kwantumimplementatie van het unitair gekoppelde cluster voor het simuleren van de moleculaire elektronische structuur. Fys. Rev. A, 95: 020501, 2017. doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.020501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.020501

[41] Cornelius Hempel, Christine Maier, Jonathan Romero, Jarrod McClean, Thomas Monz, Heng Shen, Petar Jurcevic, Ben P. Lanyon, Peter Love, Ryan Babbush, Alan Aspuru-Guzik, Rainer Blatt en Christian F. Roos. Kwantumchemieberekeningen op een kwantumsimulator met gevangen ionen. Fysieke beoordeling X, 8 (3): 031022, 2018. doi.org/​10.1103/​PhysRevX.8.031022.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031022

[42] Yunseong Nam, Jwo-Sy Chen, Neal C. Pisenti, Kenneth Wright, Conor Delaney, Dmitri Maslov, Kenneth R. Brown, Stewart Allen, Jason M. Amini, Joel Apisdorf, Kristin M. Beck, Aleksey Blinov, Vandiver Chaplin, Mika Chmielewski, et al. Schatting van de energie in de grondtoestand van het watermolecuul op een kwantumcomputer met gevangen ionen. npj Quantum Information, 6 (1): 33, 2019. doi.org/​10.1038/​s41534-020-0259-3.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-0259-3

[43] Jonathan Romero, Ryan Babbush, Jarrod R McClean, Cornelius Hempel, Peter J Love en Alan Aspuru-Guzik. Strategieën voor kwantumberekening moleculaire energieën met behulp van de unitair gekoppelde cluster ansatz. Quantum Science and Technology, 4 (1): 014008, okt 2018. 10.1088/​2058-9565/​aad3e4.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​aad3e4

[44] Ryan Babbush, Jarrod McClean, Dave Wecker, et al. Chemische basis van draver-suzuki-fouten in kwantumchemische simulatie. Fys. Rev. A, 91: 022311, 2015. 10.1103/​PhysRevA.91.022311.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.022311

[45] Harper R. Grimsley, Daniel Claudino, Sophia E. Economou, et al. Is de trotterized uccsd ansatz chemisch goed gedefinieerd? J. Chem. Theory Comput., 16: 1–6, 2020. 10.1021/​acs.jctc.9b01083.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.9b01083

[46] Chu Guo, Yong Liu, Min Xiong, Shichuan Xue, Xiang Fu, Anqi Huang, Xiaogang Qiang, Ping Xu, Junhua Liu, Shenggen Zheng, He-Liang Huang, Mingtang Deng, Dario Poletti, Wan-Su Bao en Junjie Wu. Kwantumcircuitsimulator voor algemeen gebruik met geprojecteerde toestanden van verstrengelde paren en de grens van kwantumsuprematie. Fys. Rev. Lett., 123: 190501, november 2019a. 10.1103/​PhysRevLett.123.190501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.190501

[47] Guifre Vidal. Efficiënte simulatie van eendimensionale kwantumsystemen met veel lichamen. Fys. Rev. Lett., 93: 040502, juli 2004. 10.1103/PhysRevLett.93.040502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.93.040502

[48] Matthew B Hastings. Lichtkegelmatrixproduct. Journal of mathematische natuurkunde, 50 (9): 095207, 2009. doi.org/​10.1063/​1.3149556.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3149556

[49] Andreas Griewank. Het bereiken van logaritmische groei van temporele en ruimtelijke complexiteit in omgekeerde automatische differentiatie. Optimalisatiemethoden en software, 1 (1): 35–54, 1992. 10.1080/​10556789208805505.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789208805505

[50] Chu Guo en Dario Poletti. Schema voor automatische differentiatie van complexe verliesfuncties met toepassingen in de kwantumfysica. Fys. Rev. E, 103: 013309, januari 2021. 10.1103/​PhysRevE.103.013309.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.103.013309

[51] Xiu-Zhe Luo, Jin-Guo Liu, Pan Zhang en Lei Wang. Yao.jl: Uitbreidbaar, efficiënt raamwerk voor kwantumalgoritmeontwerp. Quantum, 4: 341, oktober 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2020-10-11-341.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-10-11-341

[52] Hai-Jun Liao, Jin-Guo Liu, Lei Wang en Tao Xiang. Differentieerbare programmeertensornetwerken. Fys. Rev. X, 9: 031041, september 2019. 10.1103/​PhysRevX.9.031041.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031041

[53] Jarrod R McClean, Sergio Boixo, Vadim N Smelyanskiy, Ryan Babbush en Hartmut Neven. Onvruchtbare plateaus in trainingslandschappen voor kwantumneurale netwerken. Natuurcommunicatie, 9 (1): 4812, 2018. 10.1038/​s41467-018-07090-4.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-07090-4

[54] M. Powell. Het bobyqa-algoritme voor gebonden beperkte optimalisatie zonder afgeleiden. Technisch rapport, Afdeling Toegepaste Wiskunde en Theoretische Natuurkunde, 01 2009.

[55] Quasi-Newton-methoden, pagina's 135–163. Springer New York, New York, NY, 2006. ISBN 978-0-387-40065-5. 10.1007/​978-0-387-40065-5_6.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-0-387-40065-5_6

[56] Mariia D. Sapova en Aleksey K. Fedorov. Variationele kwantum-eigensolver-technieken voor het simuleren van koolmonoxide-oxidatie. Communicatiefysica, 5 (1): 199, augustus 2022. ISSN 2399-3650. 10.1038/​s42005-022-00982-4.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-022-00982-4

[57] Yi Fan, Changsu Cao, Xusheng Xu, Zhenyu Li, Dingshun Lv en Man-Hong Yung. Circuitdieptereductie van unitair-gekoppelde cluster ansatz door energiesortering. arXiv:quant-ph, 2106.15210, 2021b. 10.48550/​arXiv.2106.15210.
https:/​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2106.15210

[58] Joonho Lee, William J. Huggins, Martin Head-Gordon en K. Birgitta Whaley. Gegeneraliseerde unitair gekoppelde clustergolffuncties voor kwantumberekeningen. Journal of Chemical Theory and Computation, 15 (1): 311–324, 2019. 10.1021/​acs.jctc.8b01004.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jctc.8b01004

[59] Harper R. Grimsley, Sophia E. Economou, Edwin Barnes en Nicholas J. Mayhall. Een adaptief variatie-algoritme voor exacte moleculaire simulaties op een kwantumcomputer. Nature Communications, 10 (1), juli 2019. 10.1038/​s41467-019-10988-2.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-019-10988-2

[60] Qiming Sun, Timothy C. Berkelbach, Nick S. Blunt, George H. Booth, Sheng Guo, Zhendong Li, Junzi Liu, James D. McClain, Elvira R. Sayfutyarova, Sandeep Sharma, Sebastian Wouters en Garnet Kin-Lic Chan. Pyscf: de op Python gebaseerde simulaties van het scheikundige raamwerk. WIREs Computational Molecular Science, 8 (1): e1340, 2018. 10.1002/wcms.1340.
https: / / doi.org/ 10.1002 / wcms.1340

[61] Chu Guo, Yong Liu, Min Xiong, Shichuan Xue, Xiang Fu, Anqi Huang, Xiaogang Qiang, Ping Xu, Junhua Liu, Shenggen Zheng, He-Liang Huang, Mingtang Deng, Dario Poletti, Wan-Su Bao en Junjie Wu. Kwantumcircuitsimulator voor algemeen gebruik met geprojecteerde toestanden van verstrengelde paren en de grens van kwantumsuprematie. Fys. Rev. Lett., 123: 190501, november 2019b. 10.1103/​PhysRevLett.123.190501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.190501

[62] Toshiya Hikihara, Hiroshi Ueda, Kouichi Okunishi, Kenji Harada en Tomotoshi Nishino. Automatische structurele optimalisatie van boomtensornetwerken. Fys. Rev. Res., 5: 013031, januari 2023. 10.1103/​PhysRevResearch.5.013031.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.5.013031

[63] Jeff Bezanson, Alan Edelman, Stefan Karpinski, et al. Julia: Een frisse benadering van numeriek computergebruik. SIAM Review, 59 (1): 65–98, 2017. 10.1137/​141000671.
https: / / doi.org/ 10.1137 / 141000671

[64] Simon Byrne, Lucas C. Wilcox en Valentin Churavy. Mpi. jl: Julia-bindingen voor de interface voor het doorgeven van berichten. In Proceedings of the JuliaCon Conferences, deel 1, pagina 68, 2021.

[65] Chu Guo. MPSSimulator. GitHub-opslagplaats, 2022.

[66] Steven G. Johnson. Het NLopt niet-lineaire optimalisatiepakket. GitHub-opslagplaats, 2007.

Geciteerd door

[1] Hyeongjin Kim, Matthew T. Fishman en Dries Sels, "Variationeel adiabatisch transport van tensornetwerken", arXiv: 2311.00748, (2023).

[2] He-Liang Huang, Xiao-Yue Xu, Chu Guo, Guojing Tian, ​​Shi-Jie Wei, Xiaoming Sun, Wan-Su Bao en Gui-Lu Long, "Kwantumcomputingtechnieken op korte termijn: Variationele kwantumalgoritmen, foutbeperking, circuitcompilatie, benchmarking en klassieke simulatie”, Science China Natuurkunde, mechanica en sterrenkunde 66 5, 250302 (2023).

[3] Marcel Niedermeier, Jose L. Lado en Christian Flindt, "Tensor-netwerksimulaties van luidruchtige kwantumcomputers", arXiv: 2304.01751, (2023).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-12-27 14:07:09). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2023-12-27 14:07:07).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal