論文の概要: Optimal Two-Qubit Circuits for Universal Fault-Tolerant Quantum
Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.05997v4
- Date: Thu, 17 Jun 2021 20:51:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-11 00:39:10.287749
- Title: Optimal Two-Qubit Circuits for Universal Fault-Tolerant Quantum
Computation
- Title(参考訳): 普遍的フォールトトレラント量子計算のための最適2ビット回路
- Authors: Andrew N. Glaudell, Neil J. Ross, Jacob M. Taylor
- Abstract要約: クリフォード+CSゲートセット上の2量子回路について検討する。
2量子Clifford+CS演算子に対する効率的かつ最適な合成アルゴリズムを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study two-qubit circuits over the Clifford+CS gate set, which consists of
the Clifford gates together with the controlled-phase gate CS=diag(1,1,1,i).
The Clifford+CS gate set is universal for quantum computation and its elements
can be implemented fault-tolerantly in most error-correcting schemes through
magic state distillation. Since non-Clifford gates are typically more expensive
to perform in a fault-tolerant manner, it is often desirable to construct
circuits that use few CS gates. In the present paper, we introduce an efficient
and optimal synthesis algorithm for two-qubit Clifford+CS operators. Our
algorithm inputs a Clifford+CS operator U and outputs a Clifford+CS circuit for
U, which uses the least possible number of CS gates. Because the algorithm is
deterministic, the circuit it associates to a Clifford+CS operator can be
viewed as a normal form for that operator. We give an explicit description of
these normal forms and use this description to derive a worst-case lower bound
of 5log(1/epsilon)+O(1) on the number of CS gates required to
epsilon-approximate elements of SU(4). Our work leverages a wide variety of
mathematical tools that may find further applications in the study of
fault-tolerant quantum circuits.
- Abstract(参考訳): 制御相ゲートCS=diag(1,1,1,i)とともにクリフォードゲートからなるクリフォード+CSゲートセット上の2量子回路について検討する。
clifford+cs ゲート集合は量子計算に普遍的であり、その要素はマジック状態蒸留を通じてほとんどの誤り訂正スキームでフォールトトレラントに実装できる。
非クリフォードゲートは一般的にフォールトトレラントな方法で実行する方が高価であるため、csゲートをほとんど使わない回路を構築することが望ましい。
本稿では,2量子Clifford+CS演算子に対する効率的かつ最適な合成アルゴリズムを提案する。
我々のアルゴリズムはClifford+CS演算子Uを入力し、最小数のCSゲートを使用するUに対してClifford+CS回路を出力する。
アルゴリズムは決定論的であるため、Clifford+CS演算子に付随する回路はその演算子の正規形式と見なすことができる。
これらの正規形式を明示的に記述し、su(4) のエプシロン近似元に必要なcsゲートの数で 5log(1/エプシロン)+o(1) の最悪の下限を導出するためにこの記述を用いる。
我々の研究は、フォールトトレラント量子回路の研究にさらに応用可能な、幅広い数学的ツールを活用しています。
関連論文リスト
- QuCLEAR: Clifford Extraction and Absorption for Significant Reduction in Quantum Circuit Size [8.043057448895343]
現在利用可能な量子デバイスは、実行された量子回路の忠実さを低下させるノイズの多い量子ゲートに悩まされている。
本稿では,量子回路の最適化を目的としたコンパイルフレームワークQuCLEARを提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-08-23T18:03:57Z) - A simple asymptotically optimal Clifford circuit compilation algorithm [0.0]
任意の$n$-qubit Clifford演算子を3つのサブ回路からなる回路に分解するアルゴリズムを提案する。
他の導出的に最適なクリフォードコンパイルアルゴリズムと同様に、結果として得られる回路は$O(n2/log n)$2量子ゲートを含む。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-10-16T23:27:59Z) - Optimising quantum circuits is generally hard [0.0]
約普遍量子回路に対する多くのゲート最適化問題はNPハードであることが判明した。
クリフォードゲートの任意の$G$に対して、クリフォード+$G$ゲート集合上の$G$カウントを最適化するのはNPハードであることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-09-12T09:35:23Z) - Transversal Injection: A method for direct encoding of ancilla states
for non-Clifford gates using stabiliser codes [55.90903601048249]
非クリフォードゲートのこのオーバーヘッドを低減するためのプロトコルを導入する。
予備的な結果は、より広い距離で高品質な忠実さを示唆している。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-18T06:03:10Z) - A single $T$-gate makes distribution learning hard [56.045224655472865]
この研究は、局所量子回路の出力分布の学習可能性に関する広範な評価を提供する。
ハイブリッド量子古典アルゴリズムを含む多種多様な学習アルゴリズムにおいて、深度$d=omega(log(n))$ Clifford回路に関連する生成的モデリング問題さえも困難であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-07-07T08:04:15Z) - Finding the disjointness of stabilizer codes is NP-complete [77.34726150561087]
我々は、$c-不連続性を計算すること、あるいはそれを定数乗算係数の範囲内で近似することの問題はNP完全であることを示す。
CSSコード、$dコード、ハイパーグラフコードなど、さまざまなコードファミリの相違点に関するバウンダリを提供します。
以上の結果から,一般的な量子誤り訂正符号に対するフォールトトレラント論理ゲートの発見は,計算に難題であることが示唆された。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-10T15:00:20Z) - Error mitigation for universal gates on encoded qubits [5.774786149181392]
物理雑音率に逆比例するTゲートを多数有するClifford+T回路の実装法を示す。
このような回路は、最先端の古典的シミュレーションアルゴリズムには及ばない。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-03-08T17:27:04Z) - On the realistic worst case analysis of quantum arithmetic circuits [69.43216268165402]
量子回路の設計における直観は誤解を招く可能性があることを示す。
また,T数を減らすことで,全深度を増大させることができることを示した。
リップルキャリーを用いた加算回路と乗算回路について述べる。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-01-12T21:36:16Z) - 6-qubit Optimal Clifford Circuits [8.024778381207128]
クリフォード群要素は魔法の状態蒸留やランダム化されたベンチマークプロトコルを形成するのに使うことができる。
短い回路を見つけることは難しい問題であり、クリフォード群は有限であるにもかかわらず、そのサイズは量子ビットの数とともに急速に増加する。
消費者と企業レベルのコンピュータを用いて、任意の最適6ビットクリフォード回路を0.0009358$と0.0006274$秒で抽出する方法を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-12-11T01:33:17Z) - Machine Learning Optimization of Quantum Circuit Layouts [63.55764634492974]
本稿では量子回路マッピングQXXとその機械学習バージョンQXX-MLPを紹介する。
後者は、レイアウトされた回路の深さが小さくなるように最適なQXXパラメータ値を自動的に推論する。
近似を用いてレイアウト法を学習可能な経験的証拠を提示する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-07-29T05:26:19Z) - QUANTIFY: A framework for resource analysis and design verification of
quantum circuits [69.43216268165402]
QUINTIFYは、量子回路の定量的解析のためのオープンソースのフレームワークである。
Google Cirqをベースにしており、Clifford+T回路を念頭に開発されている。
ベンチマークのため、QUINTIFYは量子メモリと量子演算回路を含む。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-07-21T15:36:25Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。