Corte rápido de circuito quântico com medições aleatórias

Corte rápido de circuito quântico com medições aleatórias

Nó Fonte: 1990460

Angus Lowe1,2, Matija Medvidovic1,3,4, Anthony Hayes1, Lee J. O'Riordan1, Thomas R. Bromley1, Juan Miguel Arrazola1e Nathan Killoran1

1Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Canadá
2Centro de Física Teórica, Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge, MA, 02139, EUA
3Centro de Física Quântica Computacional, Flatiron Institute, Nova York, NY, 10010, EUA
4Departamento de Física, Universidade de Columbia, Nova York, 10027, EUA

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Sumário

Propomos um novo método para estender o tamanho de uma computação quântica além do número de qubits físicos disponíveis em um único dispositivo. Isso é conseguido inserindo aleatoriamente canais de medição e preparação para expressar o estado de saída de um circuito grande como um estado separável em dispositivos distintos. Nosso método emprega medições aleatórias, resultando em um overhead de amostra que é $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$, onde $varepsilon $ é a precisão do cálculo e $k$ o número de fios paralelos que são “cortar” para obter subcircuitos menores. Também mostramos um limite inferior da teoria da informação de $Omega(2^k / varepsilon ^2)$ para qualquer procedimento comparável. Usamos nossas técnicas para mostrar que circuitos no Algoritmo de Otimização Aproximada Quântica (QAOA) com camadas emaranhadas $p$ podem ser simulados por circuitos em uma fração do número original de qubits com uma sobrecarga de aproximadamente $2^{O(pkappa) }$, onde $kappa$ é o tamanho de um separador de vértices balanceado conhecido do gráfico que codifica o problema de otimização. Obtemos evidências numéricas de acelerações práticas usando nosso método aplicado ao QAOA, em comparação com trabalhos anteriores. Finalmente, investigamos a viabilidade prática de aplicar o procedimento de corte de circuito a problemas QAOA de grande escala em grafos agrupados usando um simulador de $30$-qubit para avaliar a energia variacional de um problema de $129$-qubit, bem como realizar um $62$ Otimização -qubit.

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► Referências

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Citado por

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-03-03 16:49:02). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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