論文の概要: Reducing the Depth of Linear Reversible Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.06380v1
• Date: Mon, 17 Jan 2022 12:36:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 22:56:25.302366
• Title: Reducing the Depth of Linear Reversible Quantum Circuits
• Title（参考訳）: 線形可逆量子回路の深さ低減
• Authors: Timoth\'ee Goubault de Brugi\`ere, Marc Baboulin, Beno\^it Valiron, Simon Martiel and Cyril Allouche
• Abstract要約: 量子コンピューティングでは、量子ビットのデコヒーレンス時間が計算時間を決定する。 本稿では,既存のアルゴリズムの2倍の浅さの量子回路を生成する分割・征服アルゴリズムの実用的な定式化を提案する。 全体としては、可逆関数のクラス全体の深さを一貫して減らし、アンシラフリーケースでは最大92%、アシラリーキュービットが利用可能であれば最大99%に抑えることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum computing the decoherence time of the qubits determines the computation time available and this time is very limited when using current hardware. In this paper we minimize the execution time (the depth) for a class of circuits referred to as linear reversible circuits, which has many applications in quantum computing (e.g., stabilizer circuits, CNOT+T circuits, etc.). We propose a practical formulation of a divide and conquer algorithm that produces quantum circuits that are twice as shallow as those produced by existing algorithms. We improve the theoretical upper bound of the depth in the worst case for some range of qubits. We also propose greedy algorithms based on cost minimization to find more optimal circuits for small or simple operators. Overall, we manage to consistently reduce the total depth of a class of reversible functions, with up to 92% savings in an ancilla-free case and up to 99% when ancillary qubits are available.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおいて、量子ビットのデコヒーレンス時間(decoherence time)は利用可能な計算時間を決定し、この時間は現在のハードウェアを使用する場合に非常に制限される。 本稿では、線形可逆回路(線形可逆回路)と呼ばれる一連の回路の実行時間(奥行き)を最小化し、量子コンピューティング(例えば安定化回路、cnot+t回路など)に多くの応用を施す。 本研究では,既存のアルゴリズムの2倍の浅さを持つ量子回路を生成する分割征服アルゴリズムの実用的定式化を提案する。 我々は、ある範囲の量子ビットに対して最悪の場合、深さの理論的上限を改善する。 また,小型演算子や単純演算子に対して,より最適な回路を求めるために,コスト最小化に基づくグリージーアルゴリズムを提案する。 全体としては、可逆関数のクラス全体の深さを一貫して減らし、アンシラフリーケースでは最大92%、アシラリーキュービットが利用可能であれば最大99%に抑えることができる。

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