論文の概要: Quantum Algorithms in Cybernetics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.05952v2
- Date: Thu, 11 Mar 2021 09:15:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 13:52:53.818768
- Title: Quantum Algorithms in Cybernetics
- Title（参考訳）: サイバネティックスにおける量子アルゴリズム
- Authors: Petar Nikolov
- Abstract要約: 量子コンピュータを用いた二元同質マルコフ過程のシミュレーション法を提案した。
量子力学系の卓越した性質(重ね合わせ、絡み合い、確率計算)を使用することができる。
利用可能なハードウェアをベースとした正しい量子回路の選択は、忠実度を最大化するアプローチである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: A new method for simulation of a binary homogeneous Markov process using a
quantum computer was proposed. This new method allows using the distinguished
properties of the quantum mechanical systems -- superposition, entanglement and
probability calculations. Implementation of an algorithm based on this method
requires the creation of a new quantum logic gate, which creates entangled
state between two qubits. This is a two-qubit logic gate and it must perform a
predefined rotation over the X-axis for the qubit that acts as a target, where
the rotation accurately represents the transient probabilities for a given
Markov process. This gate fires only when the control qubit is in state |1>. It
is necessary to develop an algorithm, which uses the distribution for the
transient probabilities of the process in a simple and intuitive way and then
transform those into X-axis offsets. The creation of a quantum controlled n-th
root of X gate using only the existing basic quantum logic gates at the
available cloud platforms is possible, although the hardware devices are still
too noisy, which results in a significant measurement error increase. The IBM's
Yorktown 'bow-tie' back-end performs quite better than the 5-qubit T-shaped and
the 14-qubit Melbourne quantum processors in terms of quantum fidelity. The
simulation of the binary homogeneous Markov process on a real quantum processor
gives best results on the Vigo and Yorktown (both 5-qubit) back-ends with
Hellinger fidelity of near 0.82. The choice of the right quantum circuit, based
on the available hardware (topology, size, timing properties), would be the
approach for maximizing the fidelity.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータを用いた二元均質マルコフ過程の新しいシミュレーション法を提案した。
この新しい手法は、重ね合わせ、絡み合い、確率計算といった量子力学系の卓越した性質を利用することができる。
この手法に基づくアルゴリズムの実装には、2つの量子ビット間の絡み合った状態を生成する新しい量子論理ゲートの作成が必要である。
これは2量子ビット論理ゲートであり、与えられたマルコフ過程の過渡確率を正確に表現する、ターゲットとして作用する量子ビットの x-軸上の事前定義された回転を実行する必要がある。
このゲートは制御キュービットが |1> 状態の場合のみ発火する。
単純な直感的な方法でプロセスの過渡的確率の分布を使い、それらをx軸オフセットに変換するアルゴリズムを開発する必要がある。
利用可能なクラウドプラットフォームにおいて、既存の量子論理ゲートのみを使用して、Xゲートの量子制御されたn番目のルートを作成することは可能であるが、ハードウェアデバイスはまだノイズが多すぎるため、測定誤差が大幅に増加する。
IBMのヨークタウンの「ボウティー」バックエンドは、5量子ビットのT字型や14量子ビットのメルボルン量子プロセッサよりも量子忠実度が優れている。
実量子プロセッサ上の二元同質マルコフ過程のシミュレーションは、Hellinger の忠実度が 0.82 に近い Vigo と Yorktown (どちらも 5-qubit) のバックエンド上で最良の結果を与える。
利用可能なハードウェア(トポロジー、サイズ、タイミング特性)に基づいた正しい量子回路の選択は、忠実度を最大化するアプローチである。
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