Descrição
A escolha da estrutura dos circuitos quânticos ainda é, em boa parte, heurística, onde mesmo que seja possível encontrar circuitos planejados para problemas específicos, a tentativa e erro ainda é o principal método de criação de ansätze. Circuitos parametrizados são então utilizados para mitigar esse problema e a possibilidade de termos parâmetros ajustáveis faz com que esses circuitos variacionais possam alcançar uma maior região do espaço de Hilbert dos possíveis estados. (1) Para quantificar essa característica, a figura de mérito que utilizamos é a expressividade do circuito. (2) Quanto maior essa expressividade, mais uniforme é a distribuição de estados quânticos alcançados no espaço de Hilbert. Além disso, também podemos quantificar a capacidade de emaranhamento do circuito pelo cálculo da medida de Meyer-Wallach. (2) Utilizamos então essas duas medidas para fazer comparações entre circuitos que possuem estruturas causais definidas e indefinidas, através da utilização do quantum switch. (3) Este recurso faz com que possamos gerar a dependência da ordem das operações com o estado de um qubit em superposição, de forma que, efetivamente, tenhamos a superposição da ordem de duas operações de um circuito quântico. O objetivo do trabalho é apresentar como esse recurso influencia na expressividade e na capacidade de emaranhamento do ansatz, e investigar se existe uma correlação entre estrutura causal indefinida e melhor aproveitamento do espaço de Hilbert de um sistema, através do uso de circuitos quânticos parametrizados.
Referências
1 CEREZO, M. et al. Variational quantum algorithms. Nature Reviews Physics, v. 3, p. 625-644, Aug. 2021.
2 SIM, S.; JOHNSON, P. D.; ASPURU-GUZIK, A. Expressibility and entangling capability of parameterized quantum circuits for hybrid quantum-classical algorithms. Advanced Quantum Technologies, v. 2, n. 12, p. 1900070-1-1900070-18. Oct. 2019.
3 CHIRIBELLA, G. et al. Quantum computations without definite causal structure. Physical Review A, v. 88, n. 2, p. 022318-1-022318-15, Aug. 2013.
| Certifico que os nomes citados como autor e coautor estão cientes de suas nomeações. | Sim |
|---|---|
| Palavras-chave | Circuitos variacionais. Expressividade. Quantum switch. |
| Orientador e coorientador | Diogo de Oliveira Soares Pinto |
| Subárea 1 | Informação e Computação Quântica |
| Subárea 2 (opcional) | Física Computacional |
| Subárea 3 (opcional) | Simulação Numérica |
| Agência de Fomento | CNPq |
| Número de Processo | 160851/2021-1 |
| Modalidade | DOUTORADO |
| Concessão de Direitos Autorais | Sim |
