論文の概要: Reduction of circuit depth by mapping qubit-based quantum gates to a qudit basis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.09902v2
• Date: Wed, 15 Jun 2022 05:21:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-14 03:37:46.528651
• Title: Reduction of circuit depth by mapping qubit-based quantum gates to a qudit basis
• Title（参考訳）: 量子ゲートのqudit基底へのマッピングによる回路深さの低減
• Authors: Pamela Rambow and Mingzhen Tian
• Abstract要約: 拡張性のあるユニバーサルゲートと乗算制御ゲートをキューディットベースで提示する。 大きさ N の任意のクーデットに対して各ゲートを実装するために必要な U(2) 回転の集合を同定する。 そこで本研究では,Dを用いたQuditベースのシステムスケールにおいて,多重制御ゲートが回路複雑性の低減の要因であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a scalable set of universal gates and multiply controlled gates in a qudit basis through a bijective mapping from N qubits to qudits with D = 2^N levels via rotations in U(2). For each of the universal gates (H, CNOT, and T), as well as the NOT gate and multiply-controlled-Z gates, we describe a systematic approach to identifying the set of U(2) rotations required to implement each gate for any qudit of size N and with minimal use of an ancilla level. The qudit gates are analyzed in terms of the total rotation count and gate depth as the system scales with D. We apply the qudit-basis to Grover's Algorithm and compare the circuit depth vs. system size to a qubit-based circuit. The results show that there is a dramatic reduction in circuit depth as the size of the system increases for the qudit circuit compared to qubit circuit. In particular, multiply controlled gates are the driving factor in the reduction of circuit complexity for qudit-based system scales with D.
• Abstract（参考訳）: 我々は、U(2) の回転を通して、N の量子ビットから D = 2^N レベルを持つ立方体への単射写像を通して、スケーラブルな普遍ゲートと乗法制御ゲートを示す。 各ユニバーサルゲート (h, cnot, t) およびnotゲートおよび乗算制御型zゲートについて、サイズ n の任意のクディットに対して各ゲートを実装するのに必要な u(2) 回転の集合を同定し、かつアンシラレベルを最小に使用するための体系的なアプローチについて述べる。 本研究は,Grover のアルゴリズムにqudit-basisを適用し,回路深さとシステムサイズをキュービットベース回路と比較する。 その結果,Qudit回路の回路サイズがキュービット回路に比べて大きくなるにつれて,回路深さが劇的に減少することがわかった。 特に、多重制御ゲートは、dを用いたquditベースのシステムスケールの回路複雑性の低減の要因である。

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