Improving Hamiltonian encodings with the Gray code
Notice bibliographique
Résumé
Due to the limitations of present-day quantum hardware, it is especially critical to design algorithms that make the best possible use of available resources. When simulating quantum many-body systems on a quantum computer, straightforward encodings that transform many-body Hamiltonians into qubit Hamiltonians use $N$ of the available basis states of an $N$-qubit system, whereas ${2}^{N}$ are in theory available. We explore an efficient encoding that uses the entire set of basis states, where terms in the Hamiltonian are mapped to qubit operators with a Hamiltonian that acts on the basis states in Gray code order. This encoding is applied to the commonly studied problem of finding the ground-state energy of a deuteron with a simulated variational quantum eigensolver (VQE). It is compared to a standard ``one-hot'' encoding, and various trade-offs that arise are analyzed. The energy distribution of VQE solutions has smaller variance than the one obtained by the one-hot encoding even in the presence of simulated hardware noise, despite an increase in the number of measurements. The reduced number of qubits and a shorter-depth variational Ansatz enables the encoding of larger problems on current-generation machines. This encoding also demonstrates improvements for simulating time evolution of the same system, producing circuits for the evolution operators with reduced depth and roughly half the number of gates compared to a one-hot encoding.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».