We study the approximate state preparation problem on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers by applying a genetic algorithm to generate quantum circuits for state preparation. The algorithm can account for the specific characteristics of the physical machine in the evaluation of circuits, such as the native gate set and qubit connectivity. We use our genetic algorithm to optimize the circuits provided by the low-rank state preparation algorithm introduced by Araujo et al., and find substantial improvements to the fidelity in preparing Haar random states with a limited number of CNOT gates. Moreover, we observe that already for a 5-qubit quantum processor with limited qubit connectivity and significant noise levels (IBM Falcon 5T), the maximal fidelity for Haar random states is achieved by a short approximate state preparation circuit instead of the exact preparation circuit. We also present a theoretical analysis of approximate state preparation circuit complexity to motivate our findings. Our genetic algorithm for quantum circuit discovery is freely available at https://github.com/beratyenilen/qc-ga .


翻译:我们通过应用遗传算法生成量子电路来研究在困难中间规模的噪声量子计算机上近似状态准备问题。该算法可以考虑物理机器在电路评估中的特定特性,如本机门集和量子比特连接。我们使用我们的遗传算法来优化Araujo等人提出的低秩状态准备算法所提供的电路,并发现在使用有限数量的CNOT门预备Haar随机状态时,保真度有了实质性的提高。此外,我们观察到,即使对于连接有限且存在显著噪声水平的5量子比特的量子处理器(IBM Falcon 5T),最大的Haar随机状态保真度也是通过短的近似状态准备电路而不是精确准备电路实现的。我们还提出了近似状态准备电路复杂性的理论分析,以支持我们的发现。我们用于量子电路发现的遗传算法可以在 https://github.com/beratyenilen/qc-ga 免费获得。

0
下载
关闭预览

相关内容

《区块链和量子计算》MITRE公司
专知会员服务
24+阅读 · 2023年1月4日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
43+阅读 · 2022年2月19日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
【新书】贝叶斯网络进展与新应用,附全书下载
专知会员服务
118+阅读 · 2019年12月9日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月19日
VIP会员
相关VIP内容
《区块链和量子计算》MITRE公司
专知会员服务
24+阅读 · 2023年1月4日
【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
43+阅读 · 2022年2月19日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
【新书】贝叶斯网络进展与新应用,附全书下载
专知会员服务
118+阅读 · 2019年12月9日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
机器学习线性代数速查
机器学习研究会
18+阅读 · 2018年2月25日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员