論文の概要: Automatic quantum circuit encoding of a given arbitrary quantum state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.14524v1
- Date: Wed, 29 Dec 2021 12:33:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-02 23:35:39.788222
- Title: Automatic quantum circuit encoding of a given arbitrary quantum state
- Title（参考訳）: 任意の量子状態の自動量子回路符号化
- Authors: Tomonori Shirakawa and Hiroshi Ueda and Seiji Yunoki
- Abstract要約: 任意の量子状態を最適量子回路に符号化する量子古典ハイブリッドアルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは、目的関数として、F = langle 0 vert hatmathcalCdagger vert Psi rangle$ の絶対値を用いる。
我々は、AQCEアルゴリズムによって生成された量子回路が、実際にノイズの多い実量子デバイス上で元の量子状態を合理的に表現できることを実験的に実証した。
- 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: We propose a quantum-classical hybrid algorithm to encode a given arbitrarily
quantum state $\vert \Psi \rangle$ onto an optimal quantum circuit
$\hat{\mathcal{C}}$ with a finite number of single- and two-qubit quantum
gates. The proposed algorithm employs as an objective function the absolute
value of fidelity $F = \langle 0 \vert \hat{\mathcal{C}}^{\dagger} \vert \Psi
\rangle$, which is maximized iteratively to construct an optimal quantum
circuit $\hat{\mathcal{C}}$ with controlled accuracy. The key ingredient of the
algorithm is the sequential determination of a set of optimal two-qubit unitary
operators one by one via the singular value decomposition of the fidelity
tensor. Once the optimal unitary operators are determined, including the
location of qubits on which each unitary operator acts, elementary quantum
gates are assigned algebraically. With noiseless numerical simulations, we
demonstrate the algorithm to encode a ground state of quantum many-body
systems, including the spin-1/2 antiferromagnetic Heisenberg model and the
spin-1/2 XY model. The results are also compared with the quantum circuit
encoding of the same quantum state onto a quantum circuit in a given circuit
structure. Moreover, we demonstrate that the algorithm can also be applied to
construct an optimal quantum circuit for classical data such as a classical
image that is represented as a quantum state by the amplitude encoding.
Finally, we also experimentally demonstrate that a quantum circuit generated by
the AQCE algorithm can indeed represent the original quantum state reasonably
on a noisy real quantum device.
- Abstract（参考訳）: 与えられた任意量子状態 $\vert \Psi \rangle$ を、有限個の単一および2量子ビット量子ゲートを持つ最適量子回路 $\hat{\mathcal{C}}$ に符号化する量子古典ハイブリッドアルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは, 最適量子回路$\hat{\mathcal{C}}$を制御精度で構築するために反復的に最大化される, F = \langle 0 \vert \hat{\mathcal{C}}^{\dagger} \vert \Psi \rangle$の絶対値を求める。
アルゴリズムの重要な要素は、フィデリティテンソルの特異値分解を通じて、最適な2量子ビットユニタリ作用素のセットを1つずつ順次決定することである。
最適ユニタリ作用素が決定されると、各ユニタリ作用素が作用する量子ビットの位置を含む基本量子ゲートが代数的に割り当てられる。
ノイズのない数値シミュレーションにより、スピン1/2反強磁性ハイゼンベルクモデルやスピン1/2xyモデルを含む量子多体系の基底状態を符号化するアルゴリズムを実証する。
結果は、与えられた回路構造内の量子回路上で同じ量子状態の量子回路符号化と比較される。
さらに,このアルゴリズムを用いて,振幅符号化により量子状態として表現される古典的画像などの古典的データに対して最適な量子回路を構築することができることを示す。
最後に、aqceアルゴリズムによって生成された量子回路が、ノイズの多い実量子デバイス上で元の量子状態を合理的に表現できることを実験的に実証する。
関連論文リスト
- Efficient Quantum Pseudorandomness from Hamiltonian Phase States [41.94295877935867]
我々は、ハミルトニアン相状態(HPS)問題と呼ばれる量子硬度仮定を導入する。
我々は、我々の仮定が少なくとも完全に量子的であることを示し、すなわち片方向関数を構成するのに使用できない。
仮定とその変形により、多くの擬似ランダム量子プリミティブを効率的に構築できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-10T16:10:10Z) - Estimating quantum amplitudes can be exponentially improved [11.282486674587236]
量子振幅(二つの量子状態間の重なり合い)を推定することは、量子コンピューティングの基本的な課題である。
本稿では,純粋状態から行列形式への変換による量子振幅推定のための新しいアルゴリズムフレームワークを提案する。
我々のフレームワークは、それぞれ標準量子極限$epsilon-2$とハイゼンベルク極限$epsilon-1$を達成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-25T04:35:53Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-10T22:33:00Z) - Variational-quantum-eigensolver-inspired optimization for spin-chain work extraction [39.58317527488534]
量子源からのエネルギー抽出は、量子電池のような新しい量子デバイスを開発するための重要なタスクである。
量子源からエネルギーを完全に抽出する主な問題は、任意のユニタリ演算をシステム上で行うことができるという仮定である。
本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムにインスパイアされた抽出可能エネルギーの最適化手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-11T15:59:54Z) - A Universal Quantum Algorithm for Weighted Maximum Cut and Ising
Problems [0.0]
本稿では,二項問題の近似解を計算するためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
我々は、重み付き最大カットまたはイジング・ハミルトン演算子をブロック符号化するユニタリおよびエルミート演算子を実装するために浅深さ量子回路を用いる。
この作用素の変動量子状態への期待を測定すると、量子系の変動エネルギーが得られる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-10T23:28:13Z) - Quantum Speedup for Higher-Order Unconstrained Binary Optimization and
MIMO Maximum Likelihood Detection [2.5272389610447856]
実数値の高次非制約二項最適化問題をサポートする量子アルゴリズムを提案する。
提案アルゴリズムは,古典的領域におけるクエリの複雑さを低減し,量子領域における2次高速化を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-31T00:14:49Z) - Entanglement and coherence in Bernstein-Vazirani algorithm [58.720142291102135]
Bernstein-Vaziraniアルゴリズムは、オラクルに符号化されたビット文字列を決定できる。
我々はベルンシュタイン・ヴァジラニアルゴリズムの量子資源を詳細に分析する。
絡み合いがない場合、初期状態における量子コヒーレンス量とアルゴリズムの性能が直接関係していることが示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T20:32:36Z) - Stochastic emulation of quantum algorithms [0.0]
量子アルゴリズムに必要な量子力学状態の基本特性を共有する新しい対象として,粒子位置の確率分布の高次偏微分を導入する。
これらの普遍写像から構築された写像による伝播は、量子力学状態の進化を正確に予測できる。
我々は、いくつかのよく知られた量子アルゴリズムを実装し、必要な量子ビット数による実現のスケーリングを分析し、エミュレーションコストに対する破壊的干渉の役割を強調した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-16T07:54:31Z) - Synthesis of Quantum Circuits with an Island Genetic Algorithm [44.99833362998488]
特定の演算を行うユニタリ行列が与えられた場合、等価な量子回路を得るのは非自明な作業である。
量子ウォーカーのコイン、トフォリゲート、フレドキンゲートの3つの問題が研究されている。
提案したアルゴリズムは量子回路の分解に効率的であることが証明され、汎用的なアプローチとして、利用可能な計算力によってのみ制限される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-06T13:15:25Z) - Quantum Gate Pattern Recognition and Circuit Optimization for Scientific
Applications [1.6329956884407544]
回路最適化のための2つのアイデアを導入し、AQCELと呼ばれる多層量子回路最適化プロトコルに組み合わせる。
AQCELは、高エネルギー物理学における最終状態の放射をモデル化するために設計された反復的で効率的な量子アルゴリズム上に展開される。
我々の手法は汎用的であり、様々な量子アルゴリズムに有用である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-19T16:20:31Z) - Quantum Gram-Schmidt Processes and Their Application to Efficient State
Read-out for Quantum Algorithms [87.04438831673063]
本稿では、生成した状態の古典的ベクトル形式を生成する効率的な読み出しプロトコルを提案する。
我々のプロトコルは、出力状態が入力行列の行空間にある場合に適合する。
我々の技術ツールの1つは、Gram-Schmidt正則手順を実行するための効率的な量子アルゴリズムである。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-14T11:05:26Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。