Determining the spectrum and wave functions of excited states of a system is crucial in quantum physics and chemistry. Low-depth quantum algorithms, such as the Variational Quantum Eigensolver (VQE) and its variants, can be used to determine the ground-state energy. However, current approaches to computing excited states require numerous controlled unitaries, making the application of the original Variational Quantum Deflation (VQD) algorithm to problems in chemistry or physics suboptimal. In this study, we introduce a charge-preserving VQD (CPVQD) algorithm, designed to incorporate symmetry and the corresponding conserved charge into the VQD framework. This results in dimension reduction, significantly enhancing the efficiency of excited-state computations. We present benchmark results with GPU-accelerated simulations using systems up to 24 qubits, showcasing applications in high-energy physics, nuclear physics, and quantum chemistry. This work is performed on NERSC's Perlmutter system using NVIDIA's open-source platform for accelerated quantum supercomputing - CUDA-Q.


翻译:确定系统的激发态谱与波函数在量子物理与化学中至关重要。低深度量子算法,如变分量子本征求解器(VQE)及其变体,可用于确定基态能量。然而,当前计算激发态的方法需要大量受控酉操作,使得原始的变分量子紧缩(VQD)算法在化学或物理问题中的应用效果欠佳。在本研究中,我们引入了一种电荷守恒VQD(CPVQD)算法,旨在将对称性及相应的守恒荷纳入VQD框架。这实现了维度缩减,显著提升了激发态计算的效率。我们展示了使用多达24量子比特系统的GPU加速模拟基准测试结果,并呈现了该算法在高能物理、核物理及量子化学中的应用。本工作于NERSC的Perlmutter系统上完成,使用了NVIDIA的开源加速量子超算平台——CUDA-Q。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
33+阅读 · 2021年3月7日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年12月6日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员