Variational quantum algorithms rely on gradient based optimization to iteratively minimize a cost function evaluated by measuring output(s) of a quantum processor. A barren plateau is the phenomenon of exponentially vanishing gradients in sufficiently expressive parametrized quantum circuits. It has been established that the onset of a barren plateau regime depends on the cost function, although the particular behavior has been demonstrated only for certain classes of cost functions. Here we derive a lower bound on the variance of the gradient, which depends mainly on the width of the circuit causal cone of each term in the Pauli decomposition of the cost function. Our result further clarifies the conditions under which barren plateaus can occur.


翻译:变化量算法依赖于基于梯度的优化,以便迭代地将测量量子处理器输出量所评估的成本功能降到最低。贫瘠高原是指在足够直观的准美化量子电路中指数性地消失梯度的现象。已经确定,不毛高原制度的开始取决于成本功能,尽管该特定行为只表现为某些类别的成本功能。这里我们从梯度差异中得出了一个较低的界限,该梯度主要取决于Pauli成本函数分解中每个术语的电路因锥的宽度。我们的结果进一步澄清了不毛高原发生的条件。

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