物理に基づくベイズ最適化による変分量子回路

本論文では、変分量子固有値ソルバー（VQE）のためのベイズ最適化を活用する新しい強力な方法を提案します。VQEは量子ハミルトニアンの基底状態を近似するために使用されるハイブリッド量子・古典プロトコルです。具体的には、量子回路に関する重要な事前情報を取り入れたVQEカーネルを導出します：VQEカーネルのカーネル特徴マップは、VQEの目的関数の既知の関数形状と完全に一致し、これにより事後の不確実性を大幅に低減します。さらに、低い予測的不確実性のある領域を間接的に「観測された」とみなしてVQEカーネルの帰納的バイアスを積極的に活用できる、期待最大改善関数（EMICoRe）と呼ばれる新しい獲得関数を提案します。その結果、探索領域内のわずか3つの点での観測が、最適化風景の全1次元部分空間に沿った完全な目的関数を決定するのに十分であることが示されます。我々の数値実験は、我々のアプローチが最先端の基準を上回ることを実証しています。