具有随机测量的快速量子电路切割

具有随机测量的快速量子电路切割

时间戳记：2年2023月11日上午42:XNUMX
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安格斯·洛1,2, 马蒂亚·梅德维多维奇1,3,4, 安东尼·海耶斯1, 李·J·奥里奥丹1, 托马斯·布罗姆利1, 胡安·米格尔·阿拉佐拉1和内森·基洛兰1

1Xanadu，多伦多，ON，M5G 2C8，加拿大
2麻省理工学院理论物理中心, Cambridge, MA, 02139, USA
3计算量子物理中心，熨斗研究所，纽约，纽约州，10010，美国
4哥伦比亚大学物理系，纽约，10027，美国

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抽象

我们提出了一种新方法，可以将量子计算的规模扩展到单个设备上可用的物理量子比特数之外。 这是通过随机插入测量和准备通道以将大型电路的输出状态表示为跨不同设备的可分离状态来实现的。 我们的方法采用随机测量，导致样本开销为 $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$，其中 $varepsilon $ 是计算的准确性，$k$ 是平行线的数量“切割”以获得更小的子电路。 我们还显示了任何可比过程的 $Omega(2^k / varepsilon ^2)$ 的信息论下限。 我们使用我们的技术表明，具有 $p$ 纠缠层的量子近似优化算法 (QAOA) 中的电路可以通过电路在原始量子位数量的一小部分上进行模拟，开销约为 $2^{O(pkappa) }$，其中 $kappa$ 是对优化问题进行编码的图的已知平衡顶点分隔符的大小。 与之前的工作相比，我们使用应用于 QAOA 的方法获得了实际加速的数值证据。 最后，我们通过使用 $30$-qubit 模拟器评估 $129$-qubit 问题的变分能量以及执行 $62$ 来研究将电路切割程序应用于聚类图上的大规模 QAOA 问题的实际可行性。 -量子位优化。

►BibTeX数据

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