Simulating Large Quantum Circuits on a Small Quantum Computer

量子计算机 安萨茨 量子位元 量子算法 量子电路 量子 量子网络 计算机科学 物理 量子纠错 量子信息 量子力学 单向量子计算机 拓扑(电路) 数学 组合数学
作者
Tianyi Peng,Aram W. Harrow,Māris Ozols,Xiaodi Wu
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:125 (15) 被引量:150
标识
DOI:10.1103/physrevlett.125.150504
摘要

Limited quantum memory is one of the most important constraints for near-term quantum devices. Understanding whether a small quantum computer can simulate a larger quantum system, or execute an algorithm requiring more qubits than available, is both of theoretical and practical importance. In this Letter, we introduce cluster parameters $K$ and $d$ of a quantum circuit. The tensor network of such a circuit can be decomposed into clusters of size at most $d$ with at most $K$ qubits of inter-cluster quantum communication. We propose a cluster simulation scheme that can simulate any $(K,d)$-clustered quantum circuit on a $d$-qubit machine in time roughly $2^{O(K)}$, with further speedups possible when taking more fine-grained circuit structure into account. We show how our scheme can be used to simulate clustered quantum systems -- such as large molecules -- that can be partitioned into multiple significantly smaller clusters with weak interactions among them. By using a suitable clustered ansatz, we also experimentally demonstrate that a quantum variational eigensolver can still achieve the desired performance for estimating the energy of the BeH$_2$ molecule while running on a physical quantum device with half the number of required qubits.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
务实的西牛完成签到,获得积分10
刚刚
egomarine完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
noahxinny完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
陈文思完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
蓝天发布了新的文献求助10
3秒前
yoyo20012623发布了新的文献求助10
3秒前
汉堡包应助淡淡一德采纳,获得10
4秒前
cc发布了新的文献求助10
4秒前
标致土豆发布了新的文献求助10
4秒前
微末发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
yangliu完成签到,获得积分10
6秒前
10KTTK01完成签到,获得积分10
6秒前
碧蓝雁枫完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
挂科且补考完成签到,获得积分10
8秒前
Qing完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
香蕉觅云应助boltos采纳,获得10
9秒前
科研通AI2S应助赵富贵采纳,获得10
9秒前
lmplzzp完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
SciGPT应助张张磊采纳,获得10
10秒前
11秒前
32429606发布了新的文献求助10
11秒前
包以筠应助Jim采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
无极微光应助曦阳采纳,获得20
12秒前
13秒前
liaomr发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
qcck发布了新的文献求助10
13秒前
ying发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Cronologia da história de Macau 1600
Earth System Geophysics 1000
Bioseparations Science and Engineering Third Edition 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6126659
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7954577
关于积分的说明 16504491
捐赠科研通 5246057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2801903
邀请新用户注册赠送积分活动 1783223
关于科研通互助平台的介绍 1654409