論文概要

GAN, CNN, 変分auto-encoder(VAE)などの量子機械学習を用いて低分子医薬品の生成・タンパク質の結合ポケット分類・大型医薬品の生成を目指した論文。

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https://arxiv.org/abs/2104.00746

論文概要

量子化学や凝縮系物理の相関電子構造をための、完全自己無撞着なマルチスケールの量子古典アルゴリズムの研究。単純なエラー緩和とサンプリングする項数を最小化するためのコンパクトなテンソル積基底の最適化によるロバストな計算。

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https://arxiv.org/abs/2104.05531

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Energy-based learningからの類推で、一定温度を持つ環境に全データを入れることで熱的摂動を行列積状態の枠組みに入れる有限温度テンソルネットワーク(FTTN)を考案。

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https://arxiv.org/abs/2104.05439

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ジョセフソン結合とトランズモン量子ビットのコンデンサを繋ぐワイヤーの先を細くすることで、損失を大幅に軽減。John M. Martinisの単著。

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https://arxiv.org/abs/2104.01544

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IBMのNISQデバイスでDissipative QNN(DQNN)とQAOAのノイズ耐性を評価。2つに未知のユニタリを学習させたところ、DQNNはQAOAに比べてゲートノイズの影響を受けにくいことが判明。

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https://arxiv.org/abs/2104.06081

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IBM Qに実装された量子Lanczos(QLanczos)アルゴリズムを用いてニュートリノ集団振動のシステムのエネルギー準位計算。ハミルトニアンを小さなブロックに分割することでシステム全体を1ユニットとして表現するよりも少ない量子ビットで表現。

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https://arxiv.org/abs/2104.03273

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219個の原子からなるprogrammable量子シミュレータを用いて量子スピン液体の量子状態を計算。トポロジカルな秩序を持つエキゾチックな物質相は長距離の量子もつれを特徴としており、ロバストな量子計算実現に利用できるかもしれない。

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https://arxiv.org/abs/2104.04119

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量子コンピュータでスピン系ハミルトニアンを計算するための新しいアルゴリズム。普通は時間発展と共にdepthが大きくなるが、Lie代数のCartan分解に基づいたアルゴリズムは時間計算量O(1)の回路となる。

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https://arxiv.org/abs/2104.00728

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Parameterized Quantum Circuits (PQC)のコスト関数において, 指数関数的に勾配が消失するbarren plateaus, 指数関数的に平均値へコスト集中, 指数関数的に狭くなるnarrow gorgesの3つの概形の関連性を調査。3つが同時に起こることが判明。

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https://arxiv.org/abs/2104.05868

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量子最適化アルゴリズムを用いて特定タスクに対するQNNの最適なパラメータを見つけるフレームワークを考案。QNNコスト関数をネットワークパラメータのヒルベルト空間での重ね合わせ状態の相対位相にコヒーレントになるよう符号化。

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https://arxiv.org/abs/2103.17047

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大阪大藤井さんが開発した基底状態を求めるDeep VQEを、励起状態も求められるように拡張。これを用いて周期性物質を計算すると、ナイーブなVQEに比べて2~4個少ない量子ビットで基底・第一励起状態エネルギーを誤差O(1)%で計算できた。

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https://arxiv.org/abs/2104.00855

論文概要

Trapped ionを用いたbosonic learning machineを研究。ボソン系の無限次元ヒルベルト空間を用いると機械学習を量子的にspeedupできる。教師なしK-meansで高次元の量子状態パターンを認識、教師ありk-NNで未知の量子状態分類に成功。

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https://arxiv.org/abs/2104.04168

論文概要

ハミルトニアンのブロックとして埋め込まれた行列に対して量子特異値変換を行う手法を考案。これは一般化されたQAOAの1つらしい。論文ではこれを用いた逆ブロックエンコーディングを示している。

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https://arxiv.org/abs/2104.01410

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密度汎関数理論(DFT)ハミルトニアンを深層ニューラルネットワークで表現する研究。

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https://arxiv.org/abs/2104.03786

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横磁場Ising鎖の臨界点に焦点を当てたとき、変分量子古典計算アルゴリズムでは有限のdepthでスケーリングが崩壊することを示した。これは相転移点を越えるような計算をしたときに量子アルゴリズムが減速するため。

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https://arxiv.org/abs/2104.01168

論文概要

量子カーネル推定法を用いたサポートベクターマシン(QSVM-Kernel法)を、LHCのトップクォークペアに付随するヒッグスボソン生成イベント解析に適用。IBMのNISQデバイスで実行したところ、ノイズのない量子シミュレータの性能まで近づいた。

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https://arxiv.org/abs/2104.05059

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量子アニーリング(QA)ハードウェアの1量子ビットのfidelityを評価する手法を提案(Quantum Annealing Single-qubit Assessment, QASA)。数千量子ビットの大規模QAハードに対応。

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https://arxiv.org/abs/2104.03335

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大規模量子プロセッサに衝突する高エネルギー宇宙線を直接観測。衝突粒子が基盤をイオン化、高エネルギーフォノンを放射し準粒子のバーストを誘発する。この実験ではチップ全体の故障原因となる大規模な準粒子バーストを特定した。

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https://arxiv.org/abs/2104.05219

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膨大なリソースが必要な量子主成分分析(qPCA)を改良。主成分を抽出するのに必要な補助量子ビット数を最小限に抑えた共鳴解析アルゴリズムの考案。

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https://arxiv.org/abs/2104.02476

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変分量子デフレーションと量子位相推定を用いた量子古典ハイブリッドアルゴリズム。1サイトにつき1つのs軌道, 3つのp軌道を持つ単純な立方格子結晶を計算したところ、低ノイズでは信頼できる結果。計算複雑性も古典と同様となった。

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https://arxiv.org/abs/2104.03409

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変分量子アルゴリズムは大量の測定を必要とするので、それを解消するための変分測定スキームを提案。関連するコスト関数の推定において統計的ゆらぎを最小化するために、POVMを最適化。

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https://arxiv.org/abs/2104.00569

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アメリカのサンディア国立研究所で開発されているtrapped-ion量子コンピュータのハードウェアやインターフェースの詳細について。

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https://arxiv.org/abs/2104.00759

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囚人のジレンマの類推から、High-Frequency Trading(HFT)のシンプルかつ完全なゲーム理論モデルを構築。Eisert, Wilkens and Leqwensteinの量子媒介通信プロトコルを用いた(擬似)量子クラウド上のゲームとしてHFT実装を考案。

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https://arxiv.org/abs/2104.04663

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宇宙が自ら物理法則を学習していくのではないか、という宇宙論アプローチ。物理法則を学習していくが、それは可能な物理法則のランドスケープ(行列モデルで表現される)を探索することによって行われるという考え方。

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https://arxiv.org/abs/2104.03902

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古典的なフィルタを変分量子フィルタ(QFilter)に置き換えた、量子古典ハイブリッド画像分類モデル。Amazon Braket Notebookでテスト実行しているらしい。

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https://arxiv.org/abs/2104.03418

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先ほどのqTSA論文を出した方々が考案した、効率的な電力システム分析を支える量子power flow (QPF)アルゴリズムの概念実証。HHLアルゴリズムの改良などを行っている。

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https://arxiv.org/abs/2104.04888

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重イオン衝突を量子コンピュータ上でシミュレーションするための、transport coefficientsを計算する量子アルゴリズム。

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https://arxiv.org/abs/2104.02024

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データベクトル間のcosine類似度に基づくバイナリ分類器を量子実装。このアルゴリズムのtime complexityは集合のcardinalityとベクトルの次元の積となる。

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https://arxiv.org/abs/2104.02975

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検出器が量子場中を移動するときに、検出器軌道が真空ゆらぎにどのような影響を与えるか(Unruh効果)を研究。Rindler時空で一様加速している検出器の起動は、等速の場合に拡張できないと判明。量子テレポーテーション過程に影響を与えている？

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https://arxiv.org/abs/2104.04142

論文概要

メタ学習を用いて、パラメータ特性化及び実験変数の微調整タスクを効率的に最適化する研究。テストサンプルの平均lossにおいて他の最適化手法よりも優れていると判明。メタ学習により実験の呼び出し回数と古典計算資源を削減できる。

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https://arxiv.org/abs/2104.04453

論文概要

高次元・非線形・不確実性を伴う電力網の過渡安定性評価(TSA)を行うためのlow-depthかつ高い表現力を持つ量子ニューラルネットワークqTSAの考案。シミュレータと実機により精度・耐ノイズ性・スケーラビリティ・普遍性を検証した。

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https://arxiv.org/abs/2104.04855

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トポロジカル秩序状態を超伝導量子プロセッサ上で実現。量子プロセッサがトポロジカル量子物質や量子誤り訂正に新しい光をもたらすかも？Google Quantum AIの論文。

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https://arxiv.org/abs/2104.01180

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量子機械学習における量子カーネルがエラーの多いNISQでも有効かどうか調査。データセットが大きい・測定回数が少ない・システムノイズが大きい場合、量子カーネルの優位性が失われると判明。

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https://arxiv.org/abs/2103.16774

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非ユニタリダイナミクスを持つ非エルミート系の線形応答の一般理論を構築、任意の系と摂動に対する一般化された感受率の修正久保公式を導出。

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https://arxiv.org/abs/2104.02428

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多変量データをヒルベルト空間の量子状態にエンコードするQuantum-Assisted Machine Learning(QAML)。この空間での学習はTree Tensor Network(TTN)トポロジーを持つlow-depth回路で行われるがこれを量子コンピュータ上実装のアプローチを考案

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https://arxiv.org/abs/2104.02249

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log(2n+1)個の補助量子ビットにより制御される2n個のターゲット量子ビットと古典ゲートは、n個の量子ビットの量子コンピュータと同性能。回路は完全に古典的なまま適切に量子制御ユニットを追加することはHadamardゲートありと等しいと判明。

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https://arxiv.org/abs/2104.06424

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量子回路から古典ニューラルネットワークにアウトプットすることで、変分量子回路最適化のための勾配ベースアプローチを改善する手法。コスト関数の概形自体を修正することで局所解を回避することができる(画像2番目)。

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https://arxiv.org/abs/2104.02955

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シリウスなどの恒星の半径計測に用いられたHanbury-Brown Twiss干渉計の理論解析を軟X線自由電子レーザの場合に行った。面白そう。

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https://arxiv.org/abs/2104.04249

論文概要

相互依存性のあるネットワーククラスで、Groverの拡散演算子部分を連続時間量子ウォークに置き換えた空間探索。最適な量子ウォーク時間とマークのついた頂点の位相シフトのセットに対して、100%マークした頂点を見つけることができると判明。

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https://arxiv.org/abs/2104.03806

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Jordan-Wigner写像での分子や物質の強相関基底状態と励起状態計算のための、スピンアップとダウンの電子数および総スピンの二乗を保持できるVQEの提案。

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https://arxiv.org/abs/2104.05695

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量子回路変換を行うための手法を2つ考案。Combined Subgraph Isomorphism and Complement (CSIC)を用いてマッピングを初期化する方法とTabu Search-based Adjustment (TSA)を用いてマッピングを動的に調整する方法。

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https://arxiv.org/abs/2104.05214

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VQAのような量子古典ハイブリッドアルゴリズムにおける、暗黙のステップとなっている古典での事前計算サブルーチンを拡張。古典アルゴリズムを使ってインスタンス固有の変分量子回路を単純化・変換または特定することができる。

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https://arxiv.org/abs/2103.17065

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量子アニーリング(QA)におけるchain breaksの確率を経験的に評価、埋め込まれたハミルトニアンを解くためのsweet spotを特定。QAハードウェアにおけるchain breakの物理的な位置がわかれば、これを利用して計算エラーを除去できる。

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https://arxiv.org/abs/2104.03258

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等しい長さの干渉計に吊るされた2つの巨大な鏡の間のエンタングルメントが、制動放射を通して起こるグラビトンのノイズによって破壊させる実験を提案。これによりグラビトンを間接的に検出できるかも？

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https://arxiv.org/abs/2103.17053

論文概要

量子状態の識別に対する考察が、機械学習の分類問題への有用なツールとなることを示した。ヒルベルト空間上の線形演算子空間にデータをエンコードするような量子状態識別に触発された、任意の多クラス分類モデルを提案している。

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https://arxiv.org/abs/2104.00971

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ドイツのユーリッヒにある超並列ユニバーサル量子コンピュータシミュレータJUQCS--GのGPUを用いて、QAとQAOAの関係を研究。近似QA(AQA, 非常に粗い離散化バージョンQA)がQAOAと比較して有利な結果となった。

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https://arxiv.org/abs/2104.03293

論文概要

アインシュタインが黒体中の空洞の中にある鏡が熱的光子の衝突で熱化する過程を記述。ナノスケールの物体でもその**の熱化には非常に長い時間が必要で実現は不可能と思われたが、増幅した熱光源からの高強度光で熱化が可能と判明。面白そう

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https://arxiv.org/abs/2104.02708

論文概要

偏微分方程式を解くための変分量子アルゴリズムの考案。対称性のある滑らかな関数を表現するための変分回路をansatzとして実装し、古典optimizerと組み合わせる。論文では1次元調和振動子を3量子ビットで10^-5誤差で計算できたと報告。

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https://arxiv.org/abs/2104.02668

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量子コンピュータでデータセンターを作ったときに必要となる総エネルギー量を算出。冷却に必要なエネルギーは計算に必要なエネルギーよりも大幅に大きく、これは既存のコンピュータのエネルギー使用パターンとは逆。

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https://arxiv.org/abs/2103.16726

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QAOAを用いたNISQデバイスのベンチマークを行うQPackについて。量子コンピュータだけでなく量子シミュレータにも対応。

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https://arxiv.org/abs/2103.17193