Averaging gate approximation error and performance of Unitary Coupled Cluster ansatz in Pre-FTQC Era
Notice bibliographique
Résumé
Fault-tolerant quantum computation (FTQC) is essential to implement quantum algorithms in a noise-resilient way, and thus to enjoy advantages of quantum computers even with presence of noise. In FTQC, a quantum circuit is decomposed into universal gates that can be fault-tolerantly implemented, for example, Clifford+ T gates. Here, T gate is usually regarded as an essential resource for quantum computation because its action cannot be simulated efficiently on classical computers and it is experimentally difficult to implement fault-tolerantly. Practically, it is highly likely that only a limited number of T gates are available in the near future. Pre-FTQC era, due to the constraint on available resources, it is vital to precisely estimate the decomposition error of a whole circuit. In this paper, we propose that the Clifford+ T decomposition error for a given quantum circuit containing a large number of quantum gates can be modeled as the depolarizing noise by averaging the decomposition error for each quantum gate in the circuit, and our model provides more accurate error estimation than the naive estimation. We exemplify this by taking unitary coupled-cluster (UCC) ansatz used in the applications of quantum computers to quantum chemistry as an example. We theoretically evaluate the approximation error of UCC ansatz when decomposed into Clifford+ T gates, and the numerical simulation for a wide variety of molecules verified that our model well explains the total decomposition error of the ansatz. Our results enable the precise and efficient usage of quantum resources in the early-stage applications of quantum computers and fuel further research towards what quantum computation can achieve in the upcoming future.
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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 | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».