論文の概要: Efficient realization of quantum algorithms with qudits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.04384v3
• Date: Mon, 1 Jul 2024 15:55:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-04 10:36:26.965275
• Title: Efficient realization of quantum algorithms with qudits
• Title（参考訳）: クォーディットを用いた量子アルゴリズムの効率的な実現
• Authors: Anastasiia S. Nikolaeva, Evgeniy O. Kiktenko, Aleksey K. Fedorov,
• Abstract要約: マルチレベル量子システム(キューディット)を用いた量子アルゴリズムの効率的な実装手法を提案する。 提案手法は,Quditベースのプロセッサのパラメータに依存する標準量子ビット方式の回路のトランスパイレーションを用いる。 特定の普遍集合から取られた単一量子ゲートと2量子ゲートの列に量子回路を変換する明示的なスキームを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.70224924046445
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The development of a universal fault-tolerant quantum computer that can solve efficiently various difficult computational problems is an outstanding challenge for science and technology. In this work, we propose a technique for an efficient implementation of quantum algorithms with multilevel quantum systems (qudits). Our method uses a transpilation of a circuit in the standard qubit form, which depends on the parameters of a qudit-based processor, such as their number and the number of accessible levels. This approach provides a qubit-to-qudit mapping and comparison to a standard realization of quantum algorithms highlighting potential advantages of qudits. We provide an explicit scheme of transpiling qubit circuits into sequences of single-qudit and two-qudit gates taken from a particular universal set. We then illustrate our method by considering an example of an efficient implementation of a $6$-qubit quantum algorithm with qudits. We expect that our findings are of relevance for ongoing experiments with noisy intermediate-scale quantum devices that operate with information carrier allowing qudit encodings, such as trapped ions and neutral atoms as well as optical and solid-state systems.
• Abstract（参考訳）: 様々な難解な計算問題を効率的に解くことができる普遍的フォールトトレラント量子コンピュータの開発は、科学と技術にとって大きな課題である。 本研究では,マルチレベル量子システム(キューディット)を用いた量子アルゴリズムの効率的な実装手法を提案する。 提案手法では,量子ビット方式で回路をトランスパイレーションし,その数やアクセス可能なレベル数など,キューディットベースのプロセッサのパラメータに依存する。 このアプローチは、量子ビット間マッピングを提供し、量子アルゴリズムの標準的な実現と比較することで、量子ビットの潜在的な利点を浮き彫りにする。 特定の普遍集合から取られた単一量子ゲートと2量子ゲートの列に量子回路を変換する明示的なスキームを提供する。 次に,6ドルキュービット量子アルゴリズムをキューディットで効率的に実装した例を例に紹介する。 我々は,閉じ込められたイオンや中性原子,光学系や固体系などのキュウディエンコーディングを可能にする情報キャリアと通信する,ノイズの多い中間スケール量子デバイスを用いた実験の実施に,我々の研究結果が関係していると期待している。

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