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arXivTimesQuantum

量子情報関係の論文を調査し、共有するためのリポジトリです。

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Contents

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  • 投稿日付 Submission dateです。yyyy/MM/ddの形式でお願いします。学会に提出されている場合は、それについても記載いただけると助かります(QIP 2019など)
• 「一言でいうと」の分量は、Twitterで呟ける程度が目安です。問題設定・アプローチ手法・結果が端的にまとまっているのがよい「一言」です。未読の人になるべくその内容が伝わるよう、工夫を凝らしてください。
• Issueのより詳細な内容について記載を行う場合は、担当者に(Assignees)自分を設定してください。これは読んでいる論文のバッティングを防ぐための措置です
• 論文の内容に応じて、Labelをつけてください(現時点ではContributorのみ付与可能なので、投稿頂いた場合こちらで付与を行わせていただきます)
• コメントには、論文を読んでの所感や評価、また理解が難しい点などがあったらその旨を記載してください
• 論文が学会に採択された場合、投稿した論文のコメントにてご連絡ください。Projectページに反映します。

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また、その他のコンテンツについては他のOSS同様、Pull Requestにてお願いいたします。

arxivtimesquantum's Issues

Black-box quantum state preparation without arithmetic

一言でいうと

量子計算のstate preparationで、16 bit精度データをdata register からamplitude に変換するのに約5000個のToffoli gateが必要だったところ、16個のToffoli gateで済むようになった研究。

論文リンク

https://arxiv.org/pdf/1807.03206.pdf

著者/所属機関

Yuval R. Sanders,1 Guang Hao Low,2 Artur Scherer,1 and Dominic W. Berry1
1 Department of Physics and Astronomy, Macquarie University, Sydney NSW, Australia.
2 Quantum Architectures and Computation Group, Microsoft Research, Redmond WA, United States of America.

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/1/31

概要

amplitude encoding を作る「Black-box quantum state preparation」中に存在するarithmetic が重いのでどうにかして消す。Black-boxは amplitude encoding を用意するoracleを指す。
|l>|a_l>をa_l |l>|a_l>に変換する部分を非unitaryにして速くなった。既存研究ではGrover のamplitude amplificationを用いる。具体的には、ancillaを追加して、ancillaが|0>のときのcoefficient にa_lが乗るようにする。|1>のときはcoefficientがおかしくなるが、amplitude amplification で |0>だけ残す戦略を取る。ancillaを素直に書くとsin θ |0> + cos θ |1>, θ=arcsin a_l /2^n となればよいのだが、このarcsinの処理が重かった。というわけで、ここを置き換える操作を開発した。非ユニタリ性はancilla の測定で達成する。測定後にa_l |l>|a_l>が残るようなユニタリゲートを設計した。
real amplitude ではなくimaginary amplitudeに載せることもできるが、極座標系からデカルト座標系に直す必要が出て処理が増える。

新規性・差分

arcsin を作るGrover が重かったので、軽い処理に置き換えた。

手法

非ユニタリ操作を導入する。確率的になる代わりに操作が減る。

結果

コメント

ancillaを測定して操作をガッツリ減らす手法はstate preparationに限らず応用範囲が広そう。

Quantum Algorithms For Disordered Physics

一言でいうと

時間発展の回路の中に疑似乱数生成器を組み込み，Anderson tight binding modelのシミュレーションを行って金属絶縁体転移が起こることを確認した．必要な量子ビットは体積の対数でスケールする．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1911.11117

著者/所属機関

Andrei Alexandru,1, 2, ∗ Paulo F. Bedaque,2, † and Scott Lawrence2, ‡
1Department of Physics, The George Washington University, Washington, D.C. 20052, USA
2Department of Physics, University of Maryland, College Park, MD 20742, USA

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/11/26

概要

Fault-tolerantな50量子ビットくらいのマシンがあれば，Anderson tight-binding modelのシミュレーションが可能であることを示した．
単純にrandom potentialを作ると回路サイズが大きくなるので，疑似乱数生成を用いることで回路サイズを小さくすることに成功した．

新規性・差分

手法

random potentialは，暗号学的ハッシュ関数を使うと回路が大きくなるのでrantom permutation operatorを使った．これは空の回路にNOTとTOFFOLIをランダムに選んで置いていくことで達成できる．

図でPがrandom permutation matrix
Rzゲートでdiagonal phase rotationを行ってamplitudeにランダムポテンシャルをloadしている

結果

三次元の数値シミュレーション

上がW=0(乱れなし)で下がW=1(乱れあり)
上は初期状態から拡散していて，下は局在していることがわかる．

コメント

量子回路内での疑似乱数生成はAnderson model以外でも使いみちがあるかもしれない．

Noise Resilience of Variational Quantum Compiling

一言でいうと

Variational Quantum CompilingでUをV(a)で近似するときOptimalなV(a)に対しては変分パラメータはノイズの影響を受けないことを示した
これが成り立つのはansatzがexactにtarget Uをコンパイルできるときであるが、不完全な場合でもOptimalな変分パラメータはノイズの影響を受けてないように見える

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1908.04416

著者/所属機関

Kunal Sharma,1, 2, ∗ Sumeet Khatri,2, ∗ M. Cerezo,1 and Patrick J. Coles1
1Theoretical Division, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM 87545, USA
2Hearne Institute for Theoretical Physics and Department of Physics and Astronomy,
Louisiana State University, Baton Rouge, LA USA.

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/08/12

概要

Variational Quantum Compilingはtargetとなるユニタリゲートを変分量子計算を用いて変分パラメータaを使ってV(a)という浅い回路に近似するアルゴリズム
ノイズについては測定ノイズ、ゲートノイズ、パウリチャンネルノイズを対象としている

新規性・差分

手法

結果

コメント

"ansatzがexactにtarget Uをコンパイルできるとき"はすごく強い仮定だが，不完全な場合でも変分パラメータが影響を受けないのは重要な示唆が含まれていそう

Automated quantum programming via reinforcement learning for combinatorial optimization

一言でいうと

強化学習を使って組合せ最適化問題のより良い解を出すような浅い量子回路を生成する方法を提案した．
量子回路を実行する環境としてはシミュレーションと実機を用いた．
エージェントとしてはPPO (Proximal Policy Optimization)を用いた
QAOAより短い回路がえられた．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1908.08054

著者/所属機関

Keri A. McKiernan †
Stanford University

Erik Davis
Rigetti Computing

M. Sohaib Alam
Rigetti Computing

Chad Rigetti
Rigetti Computing

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/08/21

手法

1. 与えられたグラフと報酬関数に対してagentが回路に追加すべきゲートを出力する
2. 量子回路を実行し，得られた解から報酬を計算する
3. 得られた報酬からagentを更新する
   報酬が所定の閾値を超えた場合(win)か，量子回路が所定の長さより長くなった場合(lose)に終了する

結果

p=1のQAOAと比較して短い回路が得られた

コメント

組合せ最適化問題以外にも応用可能性がある

Quantum entanglement between an atom and a molecule

一言でいうと

40CaH+分子の回転状態と40Ca+原子の内部状態を利用して、量子もつれ状態を作成することに成功した。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1912.05866

著者/所属機関

Yiheng Lin/CAS Key Laboratory, National Institute of Standards and Technology, University of Science and Technology of China
David R. Leibrandt/National Institute of Standards and Technology, University of Colorado
Dietrich Leibfried/National Institute of Standards and Technology, University of Colorado
Chin-wan Chou/National Institute of Standards and Technology

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/12

概要

40CaH+分子の回転状態と40Ca+原子の内部状態を利用して、量子もつれ状態を作成することに成功した。

新規性・差分

異なる周波数で量子ビット間の情報を共有できる量子システムを可能にする示唆を与えた。

手法

Acousto-optic modulators(AOMs)を多数用いた実験。

結果

解析的に求めた結果との比較と一致。

コメント

この研究は量子情報科学、量子センサー、制御量子化学に発展するものと期待している。

Quantum Circuit Learning with Gradient Descent Using Backpropagation

一言でいうと

量子回路学習(QCL)¹において，損失関数の計算の際，従来のニューラルネットワークと同様の逆誤差伝搬計算を行えるようにした．提案手法はSPSA,有限要素法に比べ，計算時間が大幅に減ることを数値的に示した．5qubit程度，depthが10程度(下図参照)でも数百倍の高速化が得られている．

1: https://arxiv.org/abs/1803.00745

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1910.14266

著者/所属機関

Masaya Watabe1
, Kodai Shiba1,3, Masaru Sogabe3
, Katsuyoshi Sakamoto1,2,
Tomah Sogabe1,2,3*
Engineering department, The University of Electro-Communications, Tokyo, Japan 2 i-PERC, The University of Electro-Communications, Tokyo, Japan 3 Grid, Inc. Tokyo, Japan

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/10/31

概要

新規性・差分

手法

結果

コメント

Quantum Adversarial Machine Learning

一言でいうと

量子機械学習も，古典の場合と同様に人間が認識できないような摂動を加えて敵対的に作られたサンプルに対して脆弱であることを示した．対象がMNISTであっても，量子相分類であってもこのようなことが起こる．加えて，これらの攻撃から守るための戦略も提案する．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/2001.00030

著者/所属機関

Sirui Lu,1, 2 Lu-Ming Duan,1, ∗
and Dong-Ling Deng1, †
1Center for Quantum Information, IIIS, Tsinghua University, Beijing 100084, People’s Republic of China
2Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, D-85748 Garching, Germany

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/31

概要

新規性・差分

手法

損失関数を最大化するような摂動演算子$U_\delta$を探す．
攻撃は3種類

• White-box attack: untargeted
• White-box attack: targeted
• Black-box attack: transferability

White-boxは攻撃対象の情報が全てわかっている場合で，そのときは損失関数やその勾配を利用できる．

untargetedはどう間違えさせるかは気にしない．
targetedは特定の誤答をさせる．

transferabilityは特定の学習機を騙すために生成された敵対的サンプルが，他のモデルも騙すことができる，という性質

ターゲットも3種類

• MNIST
• simulated time of flight images for topological phases of matter
• paramagnetic/ferrormagnetic量子相転移の基底状態

結果

手法で述べたような攻撃の方法をまとめた．これによって量子機械学習の脆弱性が示された．
robust optimizationを援用すると特定の摂動による攻撃に対しては抑制が可能であることを示した．
教師あり学習で示したが，教師なし学習などにも一般化が可能．

コメント

A double-slit proposal for quantum annealing

一言でいうと

通常の量子アニーリングのハミルトニアンとは異なるスケジュールのハミルトニアンを用いて，基底状態を探索する手法を二準位系で提案し，開放系まで拡張した．

論文リンク

https://www.nature.com/articles/s41534-019-0160-0

著者/所属機関

Humberto Munoz-Bauza1,2, Huo Chen 2,3 and Daniel Lidar 1,2,3,4

1 Department of Physics and Astronomy, University of Southern California, Los Angeles, CA 90089, USA
2 Center for Quantum Information Science & Technology, University of
Southern California, Los Angeles, CA 90089, USA
3 Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California, Los Angeles, CA 90089, USA
4 Department of Chemistry, University of Southern California, Los Angeles, CA 90089, USA

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/05/30

概要

断熱基底で，回転座標系に移り二準位系のハミルトニアンをみてみると，１つのパラメータのみがアニーリングの遷移確率に直接効いてくることがMagnus展開の一次を見ることで言える．そのパラメータをうまく設定することで，断熱過程ではなくても基底状態を最終的に得ることができる．これの開放系での議論も後半にしている．

新規性・差分

手法

結果

コメント

A Path Towards Quantum Advantage in Training Deep Generative Models with Quantum Annealers

一言でいうと

D-Waveマシンをボルツマンサンプラーとして使ってMNISTデータをDeepLearningしました論文。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1912.02119

著者/所属機関

W. Vinci/NASA, Stinger Ghaffarian Technologies
L. Buffoni/D-Wave, University of Florence
H. Sadeghi/D-Wave
A. Khoshaman/D-Wave
E. Andriyash/D-Wave
M. H. Amin/D-Wave, Simon Fraser University

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/04

概要

MNISTに代表されるような、大規模な現実的なデータセットにスケーリングできる量子・古典ハイブリッド生成モデルの構築が可能にした。

新規性・差分

横磁場による量子バイアスが十分小さいため、量子アニーラを近似的に古典ボルツマンマシンの熱的期待値として活用ができること。

手法

D-Wave, ChimeraグラフとBernoulliサンプラー。

結果

コメント

古典的なニューラルネットワークをどう設計し直すか、より複雑なデータセットを扱うにはどうするかはFuture Workとして議論の余地あり。

Quantum Natural Gradient

一言でいうと

変分量子計算において，Riemann計量テンソルを導入するとreparametrization invariantな勾配降下の方向が得られる．この勾配降下アルゴリズムは統計学でいうところの自然勾配降下の量子版となっている．
また，計量テンソルに対するblock-diagonal近似を表現する量子回路を構築することで，シンプルな勾配降下やAdamよりiteration回数を減らすことができた．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1909.02108

著者/所属機関

James Stokes,1 Josh Izaac,2 Nathan Killoran,2 and Giuseppe Carleo3
1Center for Computational Quantum Physics and Center for
Computational Mathematics, Flatiron Institute, New York, NY 10010 USA
2Xanadu, 777 Bay Street, Toronto, Canada
3Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute, New York, NY 10010 USA

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019・09/04

手法

block-diagonal近似

に対する計量テンソルのうち

で表されるblock-diagonalなものだけ計算する．

結果

コメント

Variational quantum simulation of imaginary time evolution
https://arxiv.org/abs/1804.03023
で現れるM matrixに相当する物が得られる

(1904.06560) A Quantum Engineer's Guide to Superconducting Qubits

一言でいうと

エンジニアのための超伝導量子ビットの基本技術を網羅した論文です。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1904.06560

著者/所属機関

P. Krantz1,2, M. Kjaergaard1, F. Yan1, T.P. Orlando1, S. Gustavsson1, and W. D. Oliver1,3

1 Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
2 Wallenberg Centre for Quantum Technology (WACQT), Chalmers University of Technology, Gothenburg, SE-41296, Sweden and
3 MIT Lincoln Laboratory, 244 Wood Street, Lexington, MA 02420, USA

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/04/13

概要

新規性・差分

手法

結果

コメント

Classical versus Quantum Models in Machine Learning: Insights from a Finance Application

一言でいうと

時系列データを用いたポートフォリオ最適化問題において古典の制限ボルツマンマシンと量子回路ボルンマシンのパフォーマンスの比較を行った．
両者でパラメータ数を固定し典型的な問題を解かせたところ，量子モデルのほうが優れているように見えるというのは注目に値する．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1908.10778

著者/所属機関

Javier Alcazar,1 Vicente Leyton-Ortega,2, 3 and Alejandro Perdomo-Ortiz4, 5, 3, ∗
1National Australia Bank, 88 Wood St, Barbican, London EC2V 7QQ, UK
2Computer Science and Engineering Division, Oak Ridge National Laboratory, One Bethel Valley Road, Oak Ridge, TN 37831 USA
3Rigetti Computing, 2919 Seventh Street, Berkeley, CA 94710-2704, USA
4
Zapata Computing Canada Inc., 1 Yonge Street, Suite 900, Toronto, ON, M5E 1E5
5Department of Computer Science, University College London, WC1E 6BT London, UK

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/08/28

概要

量子回路ボルンマシンについてはこちらhttps://arxiv.org/abs/1801.07686
取引量を制限したポートフォリオ最適化問題は混合整数二次計画問題(MIQP)となる．このMIQPはNP困難で，古典ではヒューリスティックな手法が提案されている．
整数部分を量子で，連続部分を古典で計算することを考えるとハイブリッドな手法が有効そうに見える

新規性・差分

手法

2017-12-01から2018-02-07までデイリーのS&P500のサブセット(ランダムに選んだN銘柄)のデータを使用
期待リターン制約としては{0.010,0.015,0.020,0.025,0.30,0.35}の6段階
銘柄数は{4,6,8,10}
カーディナリティ制約はN/2
KL Divergenceを最小化

結果

ほとんどの場合でKL divergenceが量子回路ボルンマシンの方が小さかった

赤い点線がKL divergenceが等しいラインに相当するため，点線より下側の領域に点があれば量子回路ボルンマシンの方が制限ボルツマンマシンよりもパフォーマンスが良いと言える

コメント

問題を大きくしていった場合に同等のパフォーマンスを達成するために必要なパラメータ数を評価できれば，古典計算機でシミュレーションできない範囲でのパラメータ数の推定が可能になるので面白そう．
また，ある意味学習効率が良いとも言えるので学習効率についての評価，比較などの研究もあれば面白そう．

Measurement reduction in variational quantum algorithms

一言でいうと

unitary partitioningを用いて，ansatzを用意する際に追加のユニタリ演算をかけることで測定の回数を削減する．
横磁場Isingとrandom Hamiltonianに対しては定数倍の削減，
電子構造に対するHamiltonianに対しては軌道数に比例した削減を得られた．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1908.08067

著者/所属機関

Andrew Zhao,1 Andrew Tranter,2 William M. Kirby,2 Shu Fay Ung,3 Akimasa Miyake,1 and Peter J. Love2, ∗
1Center for Quantum Information and Control, Department of Physics and Astronomy,
University of New Mexico, Albuquerque, NM 87131, USA
2Department of Physics and Astronomy, Tufts University, Medford MA
3Caltech, Pasadena, CA, USA

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/08/21

概要

新規性・差分

手法

結果

コメント

Grover Adaptive Search for Constrained Polynomial Binary Optimization

一言でいうと

Grover Adaptive Search(GAS)をConstrained Polynomial Binary Optimazation(CPBO)やQuadratic Unconstarined Binary Optimization(QUBO)に適用してみた、という論文。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1912.04088

著者/所属機関

Austin Gilliam/JP Morgan Chase
Stefan Woerner/IBM Research - Zurich
Constantin Gonciulea/JP Morgan Chase

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/09

概要

GASの有用性についての論文

新規性・差分

標準的な量子演算アプローチに比べて必要なゲート数が大幅に減る。

手法

GASアルゴリズム。

結果

コメント

端数の値を近似するためにFejer分布を活用することは興味深いアプローチであり、今後の研究対象である。

A framework for deep energy-based reinforcement learning with quantum speed-up

一言でいうと

環境が古典，エージェントが量子で，それらが古典の相互作用をする強化学習タスクにおいて，projective simulationと深層学習を統合することで，大規模な状態行動空間に対してもquadratic speed-upが得られることを示した．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1910.12760

著者/所属機関

Sofiene Jerbi, 1 Hendrik Poulsen Nautrup, 1 Lea M. Trenkwalder, 1 Hans J. Briegel, 1, 2 and Vedran Dunjko 3
1 Institute for Theoretical Physics, University of Innsbruck, Technikerstr. 21a, A-6020 Innsbruck, Austria
2 Department of Philosophy, University of Konstanz, Fach 17, 78457 Konstanz, Germany
3 LIACS, Leiden University, Niels Bohrweg 1, 2333 CA Leiden, The Netherlands

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/10/30

概要

projective simulationではランダムウォークベースのアルゴリズムで，量子ウォークを用いることでquadratic speed-upが得られる．一方で，Q-learningのようなテーブルを作る必要があるので，大規模な状態行動空間の場合に環境-agent間のクエリが状態-行動対に対して線形に増える．これを回避するために関数近似器を用いるが，関数近似にはdeep energy-based model(DEBM)を用いた．

新規性・差分

手法

結果

コメント

Projective Simulationをベースとして，他の深層強化学習の手法を取り入れることももちろん可能であるので，解きたい問題によって別のものを組み合わせる事はできる．ただ，環境(Oracle)が古典である限りquadratic speed-up以上は難しそう．

Effective Hamiltonian for interacting superconducting qubits: local basis reduction and the Schrieffer Wolff transformation

一言でいうと

新しい局所基底リダクション法により、2準位量子ビットハミルトニアンを最適化しようという論文。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1912.00464

著者/所属機関

Gioele Consani/University College London
Paul A. Warburton/University College London

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/03

概要

超伝導量子回路を設計する際に、どのように設計すれば綺麗な2準位量子ビットハミルトニアンになるかが不明瞭であり、これを実現するためには様々な特殊な仮定が必要だった。新手法ではその仮定を用いることなく安定してハミルトニアンを求めることができ、さらに現在の超伝導(磁束)量子ビットに実装が可能な手法である。

新規性・差分

1個の超伝導量子ビットの状態を2つのローカルな回路の低エネルギー状態の線形結合で表現することで、これまでのリダクションの困難を回避したこと。
これを多数の超伝導量子ビット結合にも拡張したこと。

手法

結果

コメント

横磁場ハミルトニアンや、確率的でないnon-イジングモデルハミルトニアン、多体相互作用ハミルトニアンにも使えるはずなので、要検証。

Variational algorithms for linear algebra

一言でいうと

ベクトルに対する行列積がある固有値方程式の最小固有状態に対応することを利用してVQEによって行列積を実現した．逆行列の演算に対しても同様に求められるので線型方程式系を解くことも可能．最小固有値は常に0になるので得られた解を検証することもできる．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1909.03898

著者/所属機関

Xiaosi Xu,1 Jinzhao Sun,2 Suguru Endo,1 Ying Li,3 Simon C. Benjamin,1 and Xiao Yuan1, ∗
1Department of Materials, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PH, United Kingdom
2Clarendon Laboratory, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PU, United Kingdom
3Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100193, China

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/09/10

概要

新規性・差分

手法

結果

コメント

任意の行列積を実現できるので機械学習等，応用範囲は広そう

Optimal quantum control with digitized Quantum Annealing

一言でいうと

デジタル化した量子アニーリング(dQA)がQAOAに帰着されることを示した．さらにベンチマークを例に，エネルギーギャップの情報が無くても大丈夫なdQAでの上手いパラメータの見つけ方を提案し，最後に線形なスケジュールなものなどと比べて優位性を示した

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1911.12259

著者/所属機関

Glen Bigan Mbeng,1, 2 Rosario Fazio,3, 4 and Giuseppe E. Santoro1, 3, 5
1SISSA, Via Bonomea 265, I-34136 Trieste, Italy
2INFN, Sezione di Trieste, I-34136 Trieste, Italy
3Abdus Salam ICTP, Strada Costiera 11, 34151 Trieste, Italy
4Dipartimento di Fisica, Universit`a di Napoli “Federico II”, Monte S. Angelo, I-80126 Napoli, Italy 5CNR-IOM Democritos National Simulation Center, Via Bonomea 265, I-34136 Trieste, Italy

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/11/25

概要

新規性・差分

QAはエネルギーギャップの情報が必要，variational algorithmはansatzをどう取るかの情報が重要だが，今回の手法ではギャップの情報入らなくて，ansatzは提案手法で解決

手法

QAOAでパラメータは変数を徐々に間に増やしていく

結果

線形やRCより良くなった．古典での最適化の計算を含めても提案手法を忠実に守れば良くなる

コメント

・supplementalなどで残留エネルギーの計算をするが，ising chainをjw変換でfermion系に移した後，periodic/antiperiodicの境界条件で波数空間に移し，さらにP対称性から部分空間の議論に押し込むと，結局二準位系のセパラブル状態に対するそれぞれの操作に帰着できるという話は，その界隈では良くある話なんですか？
・reducedしたハミルトニアンの次元がどう決まるのか良く分からなかった
・問題が簡単すぎるのはありそう，一般の問題でこんなにすんなり行かない気はする
・N=124とかどうやってシミュレーションしたのか気になる

Collective optimization for variational quantum eigensolvers

一言でいうと

分子系のHamiltonianを考えるとbond lengthの微小な変化に対し，最適な変分パラメータの変化もまた微小だと考えるのが自然である．そのため，変分パラメータの最適化とHamiltonianのパラメータの最適化をSnakeアルゴリズムを用いて同時に行った．それにより，収束が早くなるだけでなく，局所最適を避けやすくなることができることを数値的に示した．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1910.14030

著者/所属機関

Dan-Bo Zhang1, ∗ and Tao Yin2, †
1Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials,
GPETR Center for Quantum Precision Measurement, SPTE,
South China Normal University, Guangzhou 510006, China
2Yuntao Quantum Technologies, Shenzhen, 518000, China

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/10/30

概要

新規性・差分

手法

snakeモデルではloss functionを

ととる．ここで
エネルギー

と

結果

コメント

snakeアルゴリズムはもともと特徴量によって領域を分割する(あるいは境界を得る)アルゴリズム．

Optimal Control of Traffic Signals using Quantum Annealing

一言でいうと

信号機計画による交通最適化論文。

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1912.07134

著者/所属機関

Hasham Hussain/National University of Science and Technology
Muhammad bin Javaid/National University of Science and Technology
Faisal Shah Khan/Khalifa University
Aeysha Khalique/University of Calgary
Archismita Dala/National University of Science and Technology, NCP

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/12/15

概要

時間に依存した交通信号のコスト関数をQUBO化し、それをD-Waveを用いて最適化した論文。

新規性・差分

先行研究[14]ではいかに混雑を最小に抑えるルートを探すことを目標にアプローチしていた。この論文では1. 各信号機にどれだけ待っている車がいるか, 2. 各道のりをどれくらいのスピードで走れるかを最適化することで、交通量を最適にすることが可能になったと主張している。

手法

QUBOモデリング、D-Waveマシンによる演算

結果

以下の式で定義される使用時間から、有効であるとの結果を得た。

コメント

・D-WaveのQPUのグラフ構造による限界
・量子ビット数による限界
・D-Waveマシンのエラー率の高さによる限界
から、実際の問題への適用限界が議論されている。

Quantum Algorithms for Mixed Binary Optimization applied to Transaction Settlement

一言でいうと

証券取引の清算を行うクリアリング機構では一度にできるだけ多くの取引を処理したいが，一方で各金融機関の口座残高に法的な制約がある．この精算処理の最適化問題は混合計画問題として定式化可能である．連続量の不等式制約条件が現れるので，slack value sを導入し，heuristicをもちいてsを最適化しながら，QUBOを解くことで，混合計画問題を解く事ができる．

論文リンク

https://arxiv.org/abs/1910.05788

著者/所属機関

Lee Braine,1 Daniel J. Egger,2 Jennifer Glick,3 and Stefan Woerner2, ∗
1Barclays
2 IBM Research – Zurich
3 IBM T.J. Watson Research Center

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/10/13

概要

新規性・差分

手法

結果

コメント

用いられたheuristicは強化学習でパラメータをfixして自己対戦して学習していくプロセスと少し似ている．
精算以外での混合計画問題でももちろん利用できる．

Quantum simulation of molecular vibronic spectra on a superconducting bosonic processor

一言でいうと

superconductorと使ってboson系の量子計算を実現した
bosonのシミュレーションを行うには今までの量子計算機は2準位系だったのでmappingの必要があったが，本手法ではダイレクトにbosonを扱えるためqubit数もゲート数も減らせる
実際にFranck-Condon simulationを行った

論文リンク

http://arxiv.org/abs/1908.03598

著者/所属機関

Christopher S. Wang,1, 2, ∗ Jacob C. Curtis,1, 2 Brian J. Lester,1, 2 Yaxing Zhang,1, 2 Yvonne Y. Gao,1, 2 Jessica Freeze,3 Victor S. Batista,3 Patrick H. Vaccaro,3 Isaac L. Chuang,4 Luigi Frunzio,1, 2 Liang Jiang,1, 2, † S. M. Girvin,1, 2 and Robert J. Schoelkopf1, 2, ‡

1Departments of Physics and Applied Physics, Yale University, New Haven, CT 06511, USA. 2Yale Quantum Institute, Yale University, New Haven, CT 06520, USA. 3Department of Chemistry, Yale University, New Haven, CT 06511, USA.
4Department of Physics, Center for Ultracold Atoms, and Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.

投稿日付(yyyy/MM/dd)

2019/08/09

手法

結果

コメント

量子シミュレーション以外であっても有用で，スピン1/2の系よりもbosonにマップしやすい場合があるはずなので，この方式がスケールする場合を想定して，boson量子計算機向けのアルゴリズムを考えるのは有意義かもしれない