論文の概要: T-count and Qubit Optimized Quantum Circuit Designs of Carry Lookahead Adder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.01826v1
• Date: Sat, 4 Apr 2020 01:07:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 11:06:59.148952
• Title: T-count and Qubit Optimized Quantum Circuit Designs of Carry Lookahead Adder
• Title（参考訳）: キャリールックアヘッド加算器のt-countとqubit最適化量子回路設計
• Authors: Himanshu Thapliyal, Edgard Mu\~noz-Coreas, Vladislav Khalus
• Abstract要約: ハードウェアに量子アルゴリズムを実装するには、加算などの算術演算の量子回路が必要である。 Clifford+Tゲートをベースとした量子回路は、ノイズに耐性を持たせることができる。 Tカウント性能測定は量子回路設計において重要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.966840768820136
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum circuits of arithmetic operations such as addition are needed to implement quantum algorithms in hardware. Quantum circuits based on Clifford+T gates are used as they can be made tolerant to noise. The tradeoff of gaining fault tolerance from using Clifford+T gates and error correcting codes is the high implementation overhead of the T gate. As a result, the T-count performance measure has become important in quantum circuit design. Due to noise, the risk for errors in a quantum circuit computation increases as the number of gate layers (or depth) in the circuit increases. As a result, low depth circuits such as quantum carry lookahead adders (QCLA)s have caught the attention of researchers. This work presents two QCLA designs each optimized with emphasis on T-count or qubit cost respectively. In-place and out-of-place versions of each design are shown. The proposed QCLAs are compared against the existing works in terms of T-count. The proposed QCLAs for out-of-place addition achieve average T gate savings of $54.34 \%$ and $37.21 \%$, respectively. The proposed QCLAs for in-place addition achieve average T gate savings of $72.11 \%$ and $35.87 \%$
• Abstract（参考訳）: 加算などの算術演算の量子回路は、ハードウェアに量子アルゴリズムを実装するために必要である。 クリフォード+Tゲートに基づく量子回路は、ノイズに耐性を持たせることができる。 Clifford+Tゲートとエラー訂正符号の使用による耐障害性向上のトレードオフは、Tゲートの実装上のオーバーヘッドが大きい。 その結果、Tカウント性能測定は量子回路設計において重要になっている。 ノイズにより、回路内のゲート層(または深さ)の数が増加するにつれて、量子回路計算における誤差のリスクが増大する。 その結果、量子キャリーヘッド加算器(QCLA)のような低深さ回路が研究者の注目を集めている。 この研究は2つのQCLA設計をそれぞれTカウントまたはキュービットコストに重点を置いたものにしている。 各デザインのインプレース版とアウトオブプレイス版が表示される。 提案したQCLAはTカウントの観点から既存の作品と比較される。 外部追加のためのQCLAは平均で54.34 %$と37.21 %$のTゲートを節約できる。 インプレース追加のためのQCLAは平均Tゲートの節約を72.11 %$と35.87 %$と達成している。

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