Compilazione dell’algoritmo di stima dell’energia dello stato fondamentale del modello di Fermi-Hubbard bidimensionale per architetture quantistiche a volume attivo

Abstract degli autori

Con l’ingresso della computazione quantistica nella prima era fault-tolerant, le scelte di compilazione dei circuiti dipenderanno sempre più dai dettagli dell’architettura sottostante, anziché limitarsi a ottimizzare proxy generici come il numero di operazioni non-Clifford. Presentiamo una compilazione che tiene conto del volume attivo dell’algoritmo di stima dell’energia dello stato fondamentale per il modello di Fermi-Hubbard bidimensionale, basata sulla stima di fase quantistica e sull’evoluzione temporale tramite formula di Trotter. La compilazione proposta riduce il volume attivo su reticoli quadrati $L\times L$ con $L=4$–$20$, ottenendo una riduzione fino a $3.9\times$ rispetto ai lavori precedenti ottimizzati per il costo non-Clifford. Come effetto collaterale di questi miglioramenti della compilazione, i circuiti risultanti raggiungono anche un numero di Toffoli all’avanguardia, con una riduzione di ~$2\times$ nel caso $L=20$. Infine, l’architettura a volume attivo e i recenti progressi nella pianificazione dell’esecuzione offrono un modo per tradurre in tempi di esecuzione queste tendenze di riduzione. Ciò dimostra la crescente importanza della compilazione consapevole dell’architettura per la computazione quantistica fault-tolerant pratica nelle sue fasi iniziali.