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Nonlinear dynamics as a ground-state problem on quantum computers

Pool, Albert und Somoza, Alejandro D. und Mc Keever, Conor und Lubasch, Michael und Horstmann, Birger (2023) Nonlinear dynamics as a ground-state problem on quantum computers. Quantum Algorithms for Chemistry and Material Science Simulation: Bridging the Gap Between Classical and Quantum Approaches, 2023-12-12 - 2023-12-14, Lausanne, die Schweiz.

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Kurzfassung

For the solution of time-dependent nonlinear differential equations, we present variational quantum algorithms (VQAs) that encode both space and time in qubit registers. The spacetime encoding enables us to obtain the entire time evolution from a single ground-state computation. We describe a general procedure to construct efficient quantum circuits for the cost function evaluation required by VQAs. To mitigate the barren plateau problem during the optimization, we propose an adaptive multigrid strategy. The approach is illustrated for the nonlinear Burgers equation. We classically optimize quantum circuits to represent the desired ground-state solutions, run them on IBM Q System One and Quantinuum System Model H1, and demonstrate that current quantum computers are capable of accurately reproducing the exact results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/200817/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Nonlinear dynamics as a ground-state problem on quantum computers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pool, AlbertAlbert.Pool (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5234-9501148957469
Somoza, Alejandro D.alejandro.somoza (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4973-8052NICHT SPEZIFIZIERT
Mc Keever, Conorconor.mckeever (at) quantinuum.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lubasch, Michaelmichael.lubasch (at) quantinuum.comhttps://orcid.org/0000-0002-2636-9936NICHT SPEZIFIZIERT
Horstmann, Birgerbirger.horstmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1500-0578148957470
Datum:14 Dezember 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum algorithms, PDEs, batteries, nonlinear dynamics
Veranstaltungstitel:Quantum Algorithms for Chemistry and Material Science Simulation: Bridging the Gap Between Classical and Quantum Approaches
Veranstaltungsort:Lausanne, die Schweiz
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:12 Dezember 2023
Veranstaltungsende:14 Dezember 2023
Veranstalter :Centre Européen de Calcul Atomique et Moléculaire (CECAM, EPFL)
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Somoza, Alejandro
Hinterlegt am:18 Dez 2023 17:10
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:01

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