論文の概要: Resource Optimisation of Coherently Controlled Quantum Computations with
the PBS-calculus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.05260v2
- Date: Thu, 22 Feb 2024 17:29:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-23 19:29:18.104023
- Title: Resource Optimisation of Coherently Controlled Quantum Computations with
the PBS-calculus
- Title（参考訳）: PBS計算を用いたコヒーレント制御量子計算の資源最適化
- Authors: Alexandre Cl\'ement and Simon Perdrix
- Abstract要約: 量子計算のコヒーレント制御は、いくつかの量子プロトコルやアルゴリズムを改善するために使用できる。
我々は、量子光学にインスパイアされたコヒーレント制御のためのグラフィカル言語PBS計算を洗練する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.2480439325792
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Coherent control of quantum computations can be used to improve some quantum
protocols and algorithms. For instance, the complexity of implementing the
permutation of some given unitary transformations can be strictly decreased by
allowing coherent control, rather than using the standard quantum circuit
model. In this paper, we address the problem of optimising the resources of
coherently controlled quantum computations. We refine the PBS-calculus, a
graphical language for coherent control which is inspired by quantum optics. In
order to obtain a more resource-sensitive language, it manipulates abstract
gates -- that can be interpreted as queries to an oracle -- and more
importantly, it avoids the representation of useless wires by allowing
unsaturated polarising beam splitters. Technically the language forms a
coloured prop. The language is equipped with an equational theory that we show
to be sound, complete, and minimal.
Regarding resource optimisation, we introduce an efficient procedure to
minimise the number of oracle queries of a given diagram. We also consider the
problem of minimising both the number of oracle queries and the number of
polarising beam splitters. We show that this optimisation problem is NP-hard in
general, but introduce an efficient heuristic that produces optimal diagrams
when at most one query to each oracle is required.
- Abstract（参考訳）: 量子計算のコヒーレント制御は、いくつかの量子プロトコルやアルゴリズムを改善するために使用できる。
例えば、与えられたユニタリ変換の置換を実装する複雑さは、標準的な量子回路モデルよりもコヒーレントな制御を許すことで、厳密に低減することができる。
本稿では,コヒーレント制御された量子計算の資源を最適化する問題に対処する。
我々は、量子光学にインスパイアされたコヒーレント制御のためのグラフィカル言語PBS計算を洗練する。
よりリソースに敏感な言語を得るために、oracleへのクエリとして解釈できる抽象ゲートを操作し、さらに重要なことは、不飽和偏光ビームスプリッターを可能にすることで、不要なワイヤ表現を避けることだ。
技術的には、この言語は色付きの小道具を形成する。
この言語は、音、完全、最小限であることを示す方程式理論を備えている。
リソース最適化に関しては、与えられたダイアグラムのoracleクエリ数を最小化する効率的な手順を導入します。
また、oracleクエリの数と偏光ビームスプリッターの数の両方を最小化する問題も考慮しています。
この最適化問題は一般にnp-hardであるが、oracleに1つ以上の問い合わせが必要な場合に最適なダイアグラムを生成する効率的なヒューリスティックを導入する。
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