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Entanglement-informed construction of variational quantum circuits

Joch, Alina und Uhrig, Götz S und Fauseweh, Benedikt (2025) Entanglement-informed construction of variational quantum circuits. Quantum Science and Technology, 10 (3), 035032. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/2058-9565/addb6f. ISSN 2058-9565.

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1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1088/2058-9565/addb6f

Kurzfassung

The variational quantum eigensolver is a promising tool for simulating ground states of quantum many-body systems on noisy quantum computers. Its effectiveness relies heavily on the ansatz, which must be both hardware-efficient for implementation on noisy hardware and problem-specific to avoid local minima and convergence problems. In this article, we explore entanglement-informed ansatz schemes that naturally emerge from specific models, aiming to balance accuracy with minimal use of two-qubit entangling gates. We investigate three models of quasi-1D Hamiltonians focusing on entanglement barriers and long-range interactions. We find that including the entanglement structure in the parameterized quantum circuit reduces the resources necessary to achieve a given accuracy. A better assessment is obtained by analyzing how the ansatz captures the entanglement spectrum. Our comprehensive analysis provides a new perspective on the design of ansätze based on the expected entanglement structure of the approximated state.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216499/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Entanglement-informed construction of variational quantum circuits
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Joch, AlinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Uhrig, Götz SNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fauseweh, BenediktNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 Mai 2025
Erschienen in:Quantum Science and Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.1088/2058-9565/addb6f
Seitenbereich:035032
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:2058-9565
Status:veröffentlicht
Stichwörter:quantum simulation, variational quantum eigensolver, entanglement
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - CLIQUE
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Joch, Alina
Hinterlegt am:15 Sep 2025 13:04
Letzte Änderung:17 Sep 2025 14:16

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