Exploring the role of qubit connectivity in expressibility and entanglement of parameterized quantum circuits architectures (2024)
- Authors:
- Autor USP: CORRER, GUILHERME ILÁRIO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCI
- DOI: 10.11606/D.76.2024.tde-24042024-083735
- Subjects: COMPUTAÇÃO QUÂNTICA; ALGORITMOS
- Keywords: Algoritmos quânticos variacionais; Circuitos quânticos parametrizados; Emaranhamento; Entanglement; NISQ; Parameterized quantum circuits; Quantum computation; Variational quantum algorithms
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Algoritmos Quânticos Variacionais são um dos métodos promissores para obter vantagem quântica na era dos computadores quânticos ruidosos de escala intermediária. Eles dependem de um procedimento de otimização clássico, uma função de custo e um circuito quântico parametrizado para construir a solução para um problema em particular. A maior parte dos trabalhos acerca da parcela de circuitos quânticos se baseia em proposições heurísticas para a estrutura do circuito e reside dentro das fronteiras das aplicações em VQA. Neste contexto, o principal objetivo de nosso trabalho foi a caracterização da geração de emaranhamento e distribuição dos estados gerados para diferentes estruturas de PQCs. Aplicando o emaranhamento médio considerando as medidas de emaranhamento de Scott e o quantificador de expressibilidade, nós estudamos o comportamento de 5 possíveis conectividades entre qubits que aparecem em computadores quânticos contemporâneos: sem conexões, linear, anel, estrela e todos com todos, para diferentes números de qubits e concatenações de circuitos (camadas). Para duas arquiteturas de circuitos com diferentes parametrizações locais, nós discutimos como emaranhamento e expressibilidade estão conectados, mostrando que a geração de emaranhamento em apenas 1 camada é influente para a evolução da expressibilidade em função do número de camadas. Circuitos gerando média e desvio padrão de emaranhamento mais próximos dos estados uniformemente distribuídos em 1 camada vão possuir umaevolução da expressibilidade mais íngreme. Esse resultado é afetado pela parametrização local e pelo número de qubits. Nós comparamos o emaranhamento gerado pelos circuitos com o emaranhamento de estados paradigmáticos EPRn, GHZn e Wn para entender as características do emaranhamento das diferentes conexões. Os resultados mostraram como as diferentes conectividades vão influenciar os circuitos quânticos parametrizados para aplicações em VQAs e também que esses podem apresentar o comportamento de circuitos quânticos pseudoaleatórios
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 21.02.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
CORRER, Guilherme Ilário. Exploring the role of qubit connectivity in expressibility and entanglement of parameterized quantum circuits architectures. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-24042024-083735/. Acesso em: 22 jan. 2026. -
APA
Correr, G. I. (2024). Exploring the role of qubit connectivity in expressibility and entanglement of parameterized quantum circuits architectures (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-24042024-083735/ -
NLM
Correr GI. Exploring the role of qubit connectivity in expressibility and entanglement of parameterized quantum circuits architectures [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 22 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-24042024-083735/ -
Vancouver
Correr GI. Exploring the role of qubit connectivity in expressibility and entanglement of parameterized quantum circuits architectures [Internet]. 2024 ;[citado 2026 jan. 22 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-24042024-083735/ - Algoritmos quânticos variacionais e o aprendizado de máquina quântico geométrico
- Characterizing randomness in parameterized quantum circuits through expressibility and average entanglement
- Benchmarking variational quantum eigensolvers for entanglement detection in many-body Hamiltonian ground states
- Benchmarking variational quantum eigensolvers for detection of many-body Hamiltonian entangled ground state
- Variational-quantum-eigensolver-inspired optimization for spin-chain work extraction
- Expressibility, entangling power, and quantum average causal effect for causally indefinite circuits
- Expressividade e capacidade de emaranhamento em circuitos de estrutura causal indefinida
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2024.tde-24042024-083735 (Fonte: oaDOI API)
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