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| 講演名 |
2022-12-08 14:00
［ポスター講演］逐次最適化法のUCCSD ansatzへの応用
○田島由一朗・伊藤康介・箱嶋秀昭・御手洗光祐・藤井啓祐（阪大） |
| 抄録 |
（和） |
NISQ デバイスにおいて動作するVQE (Variational Quantum Eigensolver) アルゴリズムは、量子化学計算への応用が期待されている。 VQEは、パラメータ付きの量子回路を用いて状態を生成し、そのエネルギー期待値を最小化するパラメータを見つけることにより、近似的な基底状態を求めるアルゴリズムである。VQE のパラメータ最適化は一般に困難であることが知られており、その効率的な最適化方法が模索されている。
その一つに、中西ら [Phys. Rev. Research, textbf{2}, 043158 (2020)] によって提案された逐次最適化法がある。
これは量子回路のパラメータがパウリ演算子による回転角として埋め込まれているとき、エネルギー期待値が各パラメータの三角関数で表されることを利用し、逐次的にパラメータを最小化するアルゴリズムである。
本研究は、量子化学で標準的に用いられる量子回路であるユニタリ結合クラスタ回路に対し、逐次最適化法を適用することを提案する。
数値シミュレーションを行い、提案手法の性能を Adam 及び確率的勾配降下法と比較することによって検証した。
その結果、提案手法のほうが、既存の最適化手法より統計誤差の影響に強く、少ない量子回路の実行回数でより良い解を得られることがわかった。 |
| （英） |
Variational quantum eigensolver (VQE) is expected to be applied to quantum chemical calculations.
This algorithm uses parametrized quantum circuits whose parameters are optimized to minimize energy expectation values of output states.
Efficient parameter optimization techniques is thus a crucial component of VQE.
Among many proposal for VQE-specialized optimizer, a sequential minimal optimization method proposed by Nakanishi textit{et al.} [Phys. Rev. Research, textbf{2}, 043158 (2020)] has been found to provide faster convergence and be more robust against statistical errors compared to existing optimization methods.
In this study, we propose to apply the sequential minimal optimization method to unitary coupled cluster ansatz, which is a popular and effective ansatz for quantum chemistry problem.
We find by numerical simulations that the performance of the proposed method is better than conventional optimizer such as Adam and stochastic gradient descent methods in terms of the number of quantum circuit executions. |
| キーワード |
（和） |
量子化学計算 / UCCSD ansatz / 逐次最適化法 / / / / / |
| （英） |
Quantum chemical calculation / UCCSD ansatz / Sequential minimal optimization / / / / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
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