論文の概要: Recycling qubits in near-term quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.01676v2
• Date: Sat, 26 Dec 2020 08:27:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-22 05:43:40.739924
• Title: Recycling qubits in near-term quantum computers
• Title（参考訳）: 短期量子コンピュータにおけるリサイクル量子ビット
• Authors: Galit Anikeeva, Isaac H. Kim, Patrick Hayden
• Abstract要約: 本稿では、回路が共通の畳み込み形式を持つ場合、キュービットを一元的にリセットできるプロトコルを提案する。 このプロトコルは、使用されていないキュービットに時間反転量子回路を部分的に適用することにより、使用中のキュービットから新しいキュービットを生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2891210250935146
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers are capable of efficiently contracting unitary tensor networks, a task that is likely to remain difficult for classical computers. For instance, networks based on matrix product states or the multi-scale entanglement renormalization ansatz (MERA) can be contracted on a small quantum computer to aid the simulation of a large quantum system. However, without the ability to selectively reset qubits, the associated spatial cost can be exorbitant. In this paper, we propose a protocol that can unitarily reset qubits when the circuit has a common convolutional form, thus dramatically reducing the spatial cost for implementing the contraction algorithm on general near-term quantum computers. This protocol generates fresh qubits from used ones by partially applying the time-reversed quantum circuit over qubits that are no longer in use. In the absence of noise, we prove that the state of a subset of these qubits becomes $|0\ldots 0\rangle$, up to an error exponentially small in the number of gates applied. We also provide a numerical evidence that the protocol works in the presence of noise. We also provide a numerical evidence that the protocol works in the presence of noise, and formulate a condition under which the noise-resilience follows rigorously.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは単体テンソルネットワークを効率的に収縮させることができる。 例えば、行列積状態に基づくネットワークや、MERA(Multi-scale entanglement renormalization ansatz)は、小さな量子コンピュータ上で収縮し、大きな量子システムのシミュレーションを支援することができる。 しかし、選択的に量子ビットをリセットする能力がなければ、関連する空間コストは無視できる。 本稿では,回路が共通の畳み込み形式を持つ場合,量子ビットを一元的にリセット可能なプロトコルを提案する。 このプロトコルは、使用されていないキュービットに時間反転量子回路を部分的に適用することにより、使用中のキュービットから新しいキュービットを生成する。 ノイズがなければ、これらの量子ビットのサブセットの状態が$|0\ldots 0\rangle$となり、適用されるゲートの数で指数関数的に小さな誤差となる。 また,ノイズの存在下でプロトコルが機能することを示す数値的な証拠も提示する。 また,このプロトコルが雑音の存在下で機能することを示す数値的な証拠を提供し,ノイズ耐性が厳密に従う条件を定式化する。

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