Low-depth circuit ansatz for preparing correlated fermionic states on a quantum computer
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Quantum simulations are bound to be one of the main applications of near-term quantum computers. Quantum chemistry and condensed matter physics are expected to benefit from these technological developments. Several quantum simulation methods are known to prepare a state on a quantum computer and measure the desired observables. The most resource economic procedure is the variational quantum eigensolver (VQE), which has traditionally employed unitary coupled cluster as the ansatz to approximate ground states of many-body fermionic Hamiltonians. A significant caveat of the method is that the initial state of the procedure is a single reference product state from a classical Hartree–Fock calculation with no pairing correlations, hence it cannot represent superconducting states. In this work, we propose to improve the method by initializing the algorithm with a more general fermionic Gaussian state, an idea borrowed from the field of nuclear physics. We show how this Gaussian reference state can be prepared with a linear-depth circuit of quantum matchgates. By augmenting the set of available gates with nearest-neighbor phase coupling, we generate a low-depth circuit ansatz that can accurately prepare the ground state of correlated fermionic systems. This extends the range of applicability of the VQE to systems with strong pairing correlations such as superconductors, atomic nuclei, and topological materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».