論文の概要: Quantum-gate decomposer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13223v1
• Date: Mon, 27 Sep 2021 17:51:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-13 11:42:40.670396
• Title: Quantum-gate decomposer
• Title（参考訳）: 量子ゲート分解器
• Authors: Ken M. Nakanishi, Takahiko Satoh, Synge Todo
• Abstract要約: 本稿では, CCZ および CCCZ ゲート, 典型的なマルチキュービットゲートを, 複数キュービット接続性の下で効率よく分解する。 1つの補助量子ビットを含む正方形の場合、CCZゲートを4つのCZ深さで構築できる。 閉ループを持たないT字形のqubit接続では、17個のCZゲートでCCCZゲートを分解できる。
• 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: Efficient decompositions of multi-qubit gates are essential in NISQ applications, where the number of gates or the circuit depth is limited. This paper presents efficient decompositions of CCZ and CCCZ gates, typical multi-qubit gates, under several qubit connectivities. We can construct the CCZ gate with only four CZ-depth when the qubit is square-shaped, including one auxiliary qubit. In T-shaped qubit connectivity, which has no closed loop, we can decompose the CCCZ gate with 17 CZ gates. While previous studies have shown a CCCZ gate decomposition with 14 CZ gates for the fully connected case, we found only four connections are sufficient for 14 CZ gates' implementation. The search for constraint-sufficient decompositions is aided by an optimization method we devised to bring the parameterized quantum circuit closer to the target quantum gate. We can apply this scheme to decompose any quantum gates, not only CCZ and CCCZ. Such decompositions of multi-qubit gates, together with the newly found CCZ and CCCZ decompositions, shorten the execution time of quantum circuits and improve the accuracy of complex quantum algorithms on near future QPUs.
• Abstract（参考訳）: マルチキュービットゲートの効率的な分解は、ゲートの数や回路深さが制限されるNISQアプリケーションにおいて不可欠である。 本稿では, CCZ および CCCZ ゲート, 典型的なマルチキュービットゲートを, 複数キュービット接続性の下で効率よく分解する。 1つの補助量子ビットを含む正方形の場合、CCZゲートを4つのCZ深さで構築できる。 閉ループを持たないT字形のqubit接続では、17個のCZゲートでCCCZゲートを分解できる。 従来,14個のCZゲートを持つCCCZゲートの完全連結の場合,14個のCZゲートを分解する実験を行ったが,14個のCZゲートの実装には4つの接続しか不十分であった。 パラメータ化量子回路をターゲットの量子ゲートに近づけるために考案した最適化手法により,制約十分分解の探索を支援する。 このスキームをcczとccczだけでなく任意の量子ゲートの分解に適用することができる。 このようなマルチキュービットゲートの分解は、新しく発見されたCCZとCCZの分解とともに、量子回路の実行時間を短縮し、近い将来のQPUにおける複雑な量子アルゴリズムの精度を向上させる。

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