論文の概要: Advantages and limitations of quantum routing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.01766v1
• Date: Fri, 3 Jun 2022 18:00:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 20:08:00.919845
• Title: Advantages and limitations of quantum routing
• Title（参考訳）: 量子ルーティングの利点と限界
• Authors: Aniruddha Bapat, Andrew M. Childs, Alexey V. Gorshkov and Eddie Schoute
• Abstract要約: 量子演算は、アーキテクチャ内で量子ビットを置換するタスクにおいて、スワップよりも優れている。 2つのモデルにおいて量子ルーティングを考える:(1)任意の2量子ユニタリを許容する、または(2)ノルム有界相互作用を持つハミルトニアンを許容する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4050836886292872
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Swap gate is a ubiquitous tool for moving information on quantum hardware, yet it can be considered a classical operation because it does not entangle product states. Genuinely quantum operations could outperform Swap for the task of permuting qubits within an architecture, which we call routing. We consider quantum routing in two models: (1) allowing arbitrary two-qubit unitaries, or (2) allowing Hamiltonians with norm-bounded interactions. We lower bound the circuit depth or time of quantum routing in terms of spectral properties of graphs representing the architecture interaction constraints, and give a generalized upper bound for all simple connected $n$-vertex graphs. In particular, we give conditions for a superpolynomial classical-quantum routing separation, which exclude graphs with a small spectral gap and graphs of bounded degree. Finally, we provide examples of a quadratic separation between gate-based and Hamiltonian routing models with a constant number of local ancillas per qubit and of an $\Omega(n)$ speedup if we also allow fast local interactions.
• Abstract（参考訳）: スワップゲートは量子ハードウェアに関する情報を移動するためのユビキタスなツールであるが、製品状態が絡まないため古典的な操作と見なすことができる。 真の量子演算は、我々がルーティングと呼ぶアーキテクチャ内でキュービットを置換するタスクをスワップに上回る可能性がある。 我々は,(1)任意の2量子ユニタリを許容する,(2)ノルム境界相互作用を持つハミルトニアンを許容する2つのモデルにおける量子ルーティングを考える。 アーキテクチャ相互作用の制約を表すグラフのスペクトル特性の観点から、回路深さや量子ルーティングの時間を低くし、すべての単純な$n$-頂点グラフに対して一般化された上限を与える。 特に、スペクトルギャップの小さいグラフと有界次数グラフを除外した超多項式古典量子ルーティング分離の条件を与える。 最後に、キュービット当たりに一定の局所アンシラ数を持ち、高速な局所相互作用を可能にするならば$\omega(n)$のスピードアップを持つゲートベースのルーティングモデルとハミルトンのルーティングモデルの2次分離の例を示す。

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