شعار زيفيرنت

تجميع بواسطة spotification هاميلتون العشوائية

التاريخ:

ينجكاي اويانغ1, ديفيد ر. وايت1وإيرل كامبل1,2

1قسم الفيزياء وعلم الفلك ، جامعة شيفيلد ، شيفيلد ، المملكة المتحدة
2Riverlane ، كامبريدج ، المملكة المتحدة

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

من المتوقع أن تكون محاكاة كيمياء الكم هي التطبيق الرئيسي للحوسبة الكمومية. في محاكاة الكم ، يتحلل هاميلتوني معقد يصف ديناميكيات النظام الكمي إلى المصطلحات المكونة له ، حيث يتم حساب تأثير كل مصطلح أثناء التطور الزمني بشكل فردي. للعديد من الأنظمة الفيزيائية ، لدى هاميلتونيان عدد كبير من المصطلحات ، مما يحد من قابلية طرق المحاكاة المعمول بها. لمعالجة هذا القيد ، نقدم مخططًا جديدًا يقارب الهاميلتوني الفعلي مع هاميلتونيان متناثر يحتوي على مصطلحات أقل. من خلال توزيع مصطلحات هاميلتونية أضعف بشكل عشوائي ، نستفيد من قمع تربيعي للأخطاء المتعلقة بالنهج الحتمية. بالاعتماد على شروط المثالية من نظرية التحسين المحدبة ، نستنتج توزيع احتمالي مناسب لمصطلحات هاميلتونية أضعف ، ونقارن حدود الخطأ مع احتمالات أخرى محتملة لبعض التركيبات الإلكترونية لهاملتون. يتيح ضبط عدد هاملتونيين التقريبي لمخططنا إمكانية الاستيفاء بين جامعين عشوائيين حديثين: qDRIFT و Trotter من الدرجة الأولى العشوائي. وبالتالي فإن مخططنا عبارة عن خوارزمية تجمع بين نقاط قوة Trotterisation العشوائية وكفاءة qDRIFT ، وبالنسبة لميزانيات البوابة المتوسطة ، تتفوق كلتا الطريقتين السابقتين.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] أسبورو جوزك. محاكاة كمومية للطاقات الجزيئية. العلوم ، 309 (5741): 1704-1707 ، سبتمبر 2005. 10.1126 / العلوم .1113479.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1113479

[2] ريان بابوش وجارود ماكلين وديف ويكر وألان أسبورو جوزك وناثان ويبي. الأساس الكيميائي لأخطاء Trotter-Suzuki في محاكاة كيمياء الكم. فيز. القس أ ، 91: 022311 ، فبراير 2015. 10.1103 / PhysRevA.91.022311.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.022311

[3] ريان بابوش ، كريج جيدني ، دومينيك دبليو بيري ، ناثان ويبي ، جارود ماكلين ، ألكساندر بالر ، أوستن فاولر ، وهارتموت نيفين. ترميز الأطياف الإلكترونية في الدوائر الكمومية ذات التعقيد الخطي T. فيز. القس X ، 8: 041015 ، أكتوبر 2018 أ. 10.1103 / PhysRevX.8.041015.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041015

[4] ريان بابوش ، ناثان ويبي ، جارود ماكلين ، جيمس ماكلين ، هارتموت نيفن ، وغارنيت كين ليتشان. محاكاة كمية منخفضة العمق للمواد. فيز. القس X ، 8: 011044 ، مارس 2018 ب. 10.1103 / PhysRevX.8.011044.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011044

[5] H. بينرت. مجموعات الحديد والكبريت: تراكيب الطبيعة متعددة الأغراض. العلوم ، 277 (5326): 653-659 ، أغسطس 1997. 10.1126 / العلوم .277.5326.653.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.277.5326.653

[6] دومينيك دبليو بيري. نهج عشوائي لمحاكاة الكم. الفيزياء ، 12: 91 ، 2019. 10.1103 / الفيزياء .12.91.
https: / / doi.org/ 10.1103 / الفيزياء .12.91

[7] دومينيك دبليو بيري ، أندرو م. تشايلدز ، ريتشارد كليف ، روبن كوثاري ، ورولاندو د. سوما. تحسن أسي في الدقة لمحاكاة هاميلتونيين متناثرة. منتدى الرياضيات ، سيجما ، 5 ، 2017. 10.1017 / fms.2017.2.
https: / / doi.org/ 10.1017 / fms.2017.2

[8] دومينيك دبليو بيري ، أندرو إم تشايلدز ، يوان سو ، شين وانغ ، وناثان ويبي. محاكاة هاميلتونية تعتمد على الوقت باستخدام $ {L} ^ {1} $ - تحجيم عادي. arXiv preprint arXiv: 1906.07115، 2019 أ.
أرخايف: 1906.07115

[9] دومينيك دبليو بيري ، كريج جيدني ، ماريو موتا ، جارود آر ماكلين ، وريان بابوش. Qubitization التعسفي الكيمياء الكمومية الاستفادة من التقلص والعوامل ذات التصنيف المنخفض. Quantum، 3: 208، December 2019b. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2019-12-02-208.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-208

[10] سيرجي برافيي وجيونجوان هاه. التصحيح الذاتي الكمي في نموذج الكود الثلاثي الأبعاد. فيز. القس Lett. ، 3 (111): 20 ، نوفمبر 200501. 2013 / PhysRevLett.10.1103.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.200501

[11] إيرل كامبل. تسلسل بوابة أقصر للحساب الكمي عن طريق خلط الوحدوي. فيز. القس أ ، 95: 042306 ، أبريل 2017. 10.1103 / PhysRevA.95.042306.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.042306

[12] إيرل كامبل. مترجم عشوائي لمحاكاة هاميلتونية سريعة. فيز. القس Lett. ، 123: 070503 ، أغسطس 2019. 10.1103 / PhysRevLett.123.070503.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070503

[13] أندرو م. تشايلدز ودومينيك دبليو بيري. محاكاة هاميلتونية للصندوق الأسود وتنفيذ موحد. معلومات الكم والحساب ، 12 (1-2) ، 2012. 10.26421 / qic12.1-2.
https: / / doi.org/ 10.26421 / qic12.1-2

[14] أندرو م. تشايلدز ، دميتري ماسلوف ، يونسيونغ نام ، نيل ج. روس ، ويوان سو. نحو أول محاكاة كمومية مع تسريع كمومي. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 115 (38): 9456-9461 ، 2018. ISSN 0027-8424. 10.1073 / pnas.1801723115.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1801723115

[15] أندرو م. تشايلدز وآرون أوستراندر ويوان سو. محاكاة كمومية أسرع بالتعشية. الكم ، 3: 182 ، سبتمبر 2019. 10.22331 / q-2019-09-02-182.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-182

[16] ماثيو بي هاستينغز. تحويل أخطاء تركيب البوابة إلى أخطاء غير مترابطة. معلومات الكم. Comput. ، 17 (5-6): 488–494 ، مارس 2017. ISSN 1533-7146. 10.26421 / QIC17.5-6.
الشبكي: / / doi.org/ 10.26421 / QIC17.5-6

[17] كورنيليوس هيمبل ، كريستين ماير ، جوناثان روميرو ، جارود ماكلين ، توماس مونز ، هنغ شين ، بيتار جورسيفيتش ، بن ب. لانيون ، بيتر لوف ، ريان بابوش ، آلان أسبورو-جوزك ، راينر بلات ، كريستيان ف. حسابات كيمياء الكم على جهاز محاكاة الكم الأيوني المحاصر. فيز. القس X ، 8: 031022 ، يوليو 2018. 10.1103 / PhysRevX.8.031022.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031022

[18] ويليام ج.هوجينز ، وجارود ماكلين ، ونيكولاس روبين ، وتشانغ جيانغ ، وناثان ويبي ، وك. بيرجيتا وايلي ، وريان بابوش. قياسات فعالة ومقاومة للضوضاء للكيمياء الكمومية على أجهزة الكمبيوتر الكمومية على المدى القريب. arXiv: 1907.13117 ، 2019.
أرخايف: 1907.13117

[19] أليكسي يو كيتاييف ، ألكسندر شين ، ميخائيل فيالي ، وميخائيل فيالي. الحساب الكلاسيكي والكمي. العدد 47. الجمعية الرياضية الأمريكية ، 2002. 10.1090 / gsm / 047.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1090 / جي إس إم / 047

[20] إيان كيفليشان ، وجارود ماكلين ، وناثان ويبي ، وكريج جيديني ، وألان أسبورو-جوزك ، وجارنيت كين ليتشان ، وريان بابوش. المحاكاة الكمومية للهيكل الإلكتروني مع العمق الخطي والاتصال. فيز. القس Lett.، 120: 110501 ، مارس 2018. 10.1103 / PhysRevLett.120.110501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.110501

[21] إيان كيفليشان ، كريج جيدني ، دومينيك دبليو بيري ، ناثان ويبي ، جارود ماكلين ، وي صن ، زانغ جيانغ ، نيكولاس روبين ، أوستن فاولر ، آلان أسبورو-جوزك ، هارتموت نيفين ، وريان بابوش. المحاكاة الكمومية المحسنة للخطأ للإلكترونات المترابطة ذات الطور المكثف عبر التروتر. arXiv: 1902.10673 ، 2019 أ.
أرخايف: 1902.10673

[22] إيان د. كيفليشان ، وكريستوفر إي. غرانيد ، وناثان ويبي. تقدير المرحلة مع هاميلتون العشوائية. arXiv: 1907.10070 ، 2019 ب.
أرخايف: 1907.1007
0

[23] Zhaokai Li و Xiaomei Liu و Hefeng Wang و Sahel Ashhab و Jiangyu Cui و Hongwei Chen و Xinhua Peng و Jiangfeng Du. المحاكاة الكمومية للتحولات الرنانة لحل المشكلة الذاتية لمياه هاميلتوني مائي فعال. فيز. القس Lett. ، 122: 090504 ، مارس 2019. 10.1103 / PhysRevLett.122.090504.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.090504

[24] G Lindblad. على مولدات شبه ديناميكية الكم. الاتصالات في الفيزياء الرياضية ، 48 (2): 119-130 ، 1976. ISSN 0010-3616. 10.1007 / BF01608499.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / BF01608499

[25] إس لويد. محاكيات الكم العالمية. العلوم ، 273 (5278): 1073-1078 ، أغسطس 1996. 10.1126 / العلوم .273.5278.1073.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.273.5278.1073

[26] غوانغ هاو لو وإسحاق ل. محاكاة هاميلتونية مثالية من خلال معالجة الإشارات الكمومية. رسائل المراجعة البدنية ، 118 (1) ، يناير 2017. 10.1103 / physrevlett.118.010501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.118.010501

[27] غوانغ هاو لو وإسحاق ل. محاكاة هاميلتونية عن طريق qubitization. الكم ، 3: 163 ، يوليو 2019. 10.22331 / q-2019-07-12-163.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-07-12-163

[28] غوانغ هاو لو وناثان ويبي. محاكاة هاميلتونية في صورة التفاعل. arXiv: 1805.00675 ، 2018.
أرخايف: 1805.00675

[29] Sam McArdle و Suguru Endo و Alan Aspuru-Guzik و Simon Benjamin و Xiao Yuan. الكيمياء الكمومية. arXiv preprint arXiv: 1808.10402 ، 2018.
أرخايف: 1808.10402

[30] Jarrod R McClean ، Ian D Kivlichan ، Kevin J Sung ، Damian S Steiger ، Yudong Cao ، Chengyu Dai ، E Schuyler Fried ، Craig Gidney ، Brendan Gimby ، Pranav Gokhale ، et al. OpenFermion: حزمة البنية الإلكترونية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. arXiv preprint arXiv: 1710.07629 ، 2017.
أرخايف: 1710.07629

[31] Jarrod R. McClean و Fabian M. Faulstich و Qinyi Zhu و Bryan O'Gorman و Yiheng Qiu و Steven R. White و Ryan Babbush و Lin Lin. تفريق Galerkin المتقطع لمحاكاة الكم للكيمياء. arXiv: 1909.00028 ، 2019.
أرخايف: 1909.00028

[32] خورخي نوسيدال وستيفن رايت. التحسين العددي. Springer Science & Business Media، 2006. 10.1007 / b98874.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / b98874

[33] 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 ، JY Mutus ، M. Neeley ، C. Neill ، C. Quintana ، D.Sank ، A. Vainsencher ، J. Wenner و TC White و PV Coveney و PJ Love و H. Neven و A. Aspuru-Guzik و JM Martinis. محاكاة كمية قابلة للقياس للطاقات الجزيئية. فيز. القس X ، 6: 031007 ، يوليو 2016. 10.1103 / PhysRevX.6.031007.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031007

[34] ديفيد بولين ، إم بي هاستينغز ، دي ويكر ، إن. ويبي ، أندرو سي دوبيرتي ، إم ترويير. حجم خطوة Trotter المطلوب للمحاكاة الكمومية الدقيقة لكيمياء الكم. معلومات الكم والحساب، 15 (5-6): 0361–0384، 2015. 10.26421 / qic15.5-6.
https: / / doi.org/ 10.26421 / qic15.5-6

[35] ماركوس ريهر ، ناثان ويبي ، كريستالا م.سفوري ، ديف ويكر ، وماتياس تروير. توضيح آليات رد الفعل على أجهزة الكمبيوتر الكمومية. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 114 (29): 7555-7560 ، يوليو 2017. 10.1073 / pnas.1619152114.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1619152114

[36] كاناف سيتيا وجيمس د.ويتفيلد. محاكاة Bravyi-Kitaev فائقة السرعة للهيكل الإلكتروني على جهاز كمبيوتر الكم. مجلة الفيزياء الكيميائية ، 148 (16): 164104 ، أبريل 2018. 10.1063 / 1.5019371.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5019371

[37] Rolando D. Somma. تقريب تروتر-سوزوكي لمجموعات الكذب مع تطبيقات لمحاكاة هاميلتوني. مجلة الفيزياء الرياضية ، 57 (6): 062202 ، يونيو 2016. 10.1063 / 1.4952761.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4952761

[38] ماسو سوزوكي. معادلة تروتر المعممة والتقريب المنهجي للعوامل الأسية والمشتقات الداخلية مع تطبيقات لمشاكل العديد من الجسم. Comm. الرياضيات. فيز ، 51 (2): 183-190 ، 1976. 10.1007 / bf01609348.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / bf01609348

[39] ماسو سوزوكي. تحلل كسري للعوامل الأسية مع تطبيقات على نظريات الجسم المتعددة ومحاكاة مونت كارلو. رسائل الفيزياء أ ، 146 (6): 319–323 ، يونيو 1990. 10.1016 / 0375-9601 (90) 90962-n.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(90)90962-n

[40] ماسو سوزوكي. النظرية العامة لتكاملات مسار الفراكتل مع تطبيقات على العديد من نظريات الجسم والفيزياء الإحصائية. مجلة الفيزياء الرياضية ، 32 (2): 400-407 ، فبراير 1991. 10.1063 / 1.529425.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.529425

[41] رايان سويك ، فريدريك وايلد ، يوهانس ماير ، ماريا شولد ، بول ك.فهرمان ، بارتيليمي مينارد-بيجانو ، وجينز أيزرت. هبوط التدرج العشوائي للتحسين الهجين الكلاسيكي الكمي. arXiv preprint arXiv: 1910.01155، 2019.
أرخايف: 1910.01155

[42] ديف ويكر ، وبيلا باور ، وبريان ك. كلارك ، وماثيو بي هاستينغز ، وماتياس تروير. تقديرات عدد البوابات لأداء كيمياء الكم على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الصغيرة. فيز. القس أ ، 90: 022305 ، أغسطس 2014 أ. 10.1103 / PhysRevA.90.022305.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.022305

[43] ديف ويكر ، وبيلا باور ، وبريان ك. كلارك ، وماثيو بي هاستينغز ، وماتياس تروير. تقديرات عدد البوابات لأداء كيمياء الكم على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الصغيرة. فيز. القس أ ، 90: 022305 ، أغسطس 2014 ب. 10.1103 / PhysRevA.90.022305.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.022305

[44] جيمس د. ويتفيلد وجاكوب بيامونت وألان أسبورو غوزيك. محاكاة الهيكل الإلكتروني هاميلتونز باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية. الفيزياء الجزيئية ، 109 (5): 735-750 ، مارس 2011. 10.1080 / 00268976.2011.552441.
HTT
ملاحظة: / / doi.org / 10.1080 / 00268976.2011.552441

دليلنا يستخدم من قبل

[1] Sam McArdle و Suguru Endo و Alan Aspuru-Guzik و Simon Benjamin و Xiao Yuan، "Quantum computational chemistry" ، أرخايف: 1808.10402.

[2] Yingkai Ouyang ، "التخزين الكمي في مغناطيسات الحديد الكمومي" ، أرخايف: 1904.01458.

[3] أندرو م. تشايلدز ، يوان سو ، مينه سي تران ، ناثان ويبي ، وشوتشن زو ، "نظرية خطأ تروتر" ، أرخايف: 1912.08854.

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2020-02-27 23:49:47). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2020-02-27 23:49:45).

المصدر: https://quantum-journal.org/papers/q-2020-02-27-235/

بقعة_صورة

أحدث المعلومات الاستخباراتية

بقعة_صورة

الدردشة معنا

أهلاً! كيف يمكنني مساعدك؟