Statisticheskie modeli barrenovskikh plato i antikontsentratsiya nablyudaemykh Pauli

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Мы вводим статистические модели для каждого из трех основных источников барреновских плато: нелокальность наблюдаемой, запутанность начального состояния и экспрессивность квантовой цепи. В частности, нелокальные наблюдаемые моделируются случайными операторами Паули, что приводит к барреновским плато с вероятностью, экспоненциально близкой к единице. Эти модели являются дополнением к традиционным детерминированным подходам и зачастую проще в анализе. В рамках предложенного формализма мы показываем, что в режиме барреновского плато любые два оператора Паули антиконцентрированы с высокой вероятностью в следующем смысле: хотя каждый из них локализован в экспоненциально малом подпространстве параметров, соответствующие области по существу независимы, так что их пересечение экспоненциально меньше, чем каждое из подпространств по отдельности. Это наблюдение важно для понимания структуры квантовых ландшафтов с барреновскими плато и подходов к их оптимизации, включая стратегии предварительной инициализации.

Авторлар туралы

N. Nemkov

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Email: nemkov@gmail.com
Москва, Россия

Әдебиет тізімі

  1. M. Cerezo, A. Arrasmith, R. Babbush, S. C. Benjamin, S. Endo, K. Fujii, J. R. McClean, K. Mitarai, X. Yuan, L. Cincio, and P. J. Coles, Nature Reviews Physics 3, 625 (2021); arXiv:2012.09265.
  2. J. Biamonte, P. Wittek, N. Pancotti, P. Rebentrost, N. Wiebe, and S. Lloyd, Nature 549, 195 (2017); arXiv:1611.09347.
  3. M. Schuld, R. Sweke, and J. J. Meyer, Phys. Rev. A 103, 032430 (2021); arXiv:2008.08605v2.
  4. L. Bittel and M. Kliesch, Phys. Rev. Lett. 127, 120502 (2021); arXiv:2101.07267.
  5. E. R. Anschuetz, arXiv:2109.06957 (2021).
  6. E. R. Anschuetz and B. T. Kiani, Nat. Commun. 13, 7760 (2022); arXiv:2205.05786.
  7. J. R. McClean, S. Boixo, V. N. Smelyanskiy, R. Babbush, and H. Neven, Nat. Commun. 9, 1 (2018); arXiv:1803.11173.
  8. M. Larocca, S. Thanasilp, S. Wang, K. Sharma, J. Biamonte, P. J. Coles, L. Cincio, J. R. McClean, Z. Holmes, and M. Cerezo, Nature Reviews Physics 7, 174 (2025); arXiv:2405.00781.
  9. A. Arrasmith, M. Cerezo, P. Czarnik, L. Cincio, and P. J. Coles, Quantum 5, 558 (2021); arXiv:2011.12245v2.
  10. P. Bermejo, P. Braccia, M. S. Rudolph, Z. Holmes, L. Cincio, and M. Cerezo, arXiv:2408.12739 (2024).
  11. M. Cerezo, M. Larocca, D. Garcia-Martin, N. L. Diaz, P. Braccia, E. Fontana, M. S. Rudolph, P. Bermejo, A. Ijaz, S. Thanasilp, E. R. Anschuetz, and Z. Holmes, arXiv:2312.09121 (2023).
  12. A. Skolik, J. R. McClean, M. Mohseni, P. van der Smagt, and M. Leib, Quantum Machine Intelligence 3, 5 (2021); arXiv:2006.14904.
  13. E. Grant, L. Wossnig, M. Ostaszewski, and M. Benedetti, Quantum 3, 214 (2019); arXiv:1903.05076v3.
  14. X.-M. Zhang, T. Li, and X. Yuan, arXiv:2201.11495 (2022).
  15. S. Wang, E. Fontana, M. Cerezo, K. Sharma, A. Sone, L. Cincio, and P. J. Coles, Nat. Commun. 12, 6961 (2021); arXiv:2007.14384.
  16. M. S. Rudolph, J. Miller, D. Motlagh, J. Chen, A. Acharya, and A. Perdomo-Ortiz, arXiv:2208.13673 (2022).
  17. N. A. Nemkov, E. O. Kiktenko, and A. K. Fedorov, Phys. Rev. A 111, 012441 (2025); arXiv:2405.05332.
  18. E. Farhi, J. Goldstone, and S. Gutmann, arXiv:1411.4028 (2014).
  19. A. Letcher, S. Woerner, and Ch. Zoufal, arXiv:2309.12681 (2023).
  20. M. Cerezo, A. Sone, T. Volkoff, L. Cincio, and P. J. Coles, Nat. Commun. 12, 1 (2021); arXiv:2001.00550.
  21. Z. Holmes, K. Sharma, M. Cerezo, and P. J. Coles, PRX Quantum 3, 010313 (2022); arXiv:2101.02138v2.
  22. N. Dowling, P. Kos, and Xh. Turkeshi, arXiv:2408.16047.
  23. Z. Puchala and J. A. Miszczak, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences 65, 21 (2017); arXiv:1109.4244v2.
  24. Z. Webb, Quantum Information and Computation 16, 1379 (2016); arXiv:1510.02769.
  25. H. Zhu, Phys. Rev. A 96, 062336 (2018); arXiv:1510.02619.
  26. H. Zhu, R. Kueng, M. Grassl, and D. Gross, arXiv:1609.08172 (2016).
  27. A. Kandala, A. Mezzacapo, K. Temme, M. Takita, M. Brink, J. M. Chow, and J. M. Gambetta, Nature 549, 242 (2017); arXiv:1704.05018.
  28. M. Liu, J. Liu, Y. Alexeev, and L. Jiang, npj Quantum Inf. 8, 137 (2022); arXiv:2205.09900.
  29. V. Bergholm, J. Izaac, M. Schuld et al. (Collaboration), arXiv:1811.04968 (2018).
  30. N. Nemkov, https://github.com/idnm/barren_traps/tree/hea (2024).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2025