論文の概要: Rodeo Algorithm with Controlled Reversal Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.13557v1
• Date: Mon, 29 Aug 2022 12:46:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-28 14:42:15.820699
• Title: Rodeo Algorithm with Controlled Reversal Gates
• Title（参考訳）: 逆ゲート制御によるロデオアルゴリズム
• Authors: Max Bee-Lindgren, Zhengrong Qian, Matthew DeCross, Natalie C. Brown, Christopher N. Gilbreth, Jacob Watkins, Xilin Zhang, Dean Lee
• Abstract要約: 制御逆ゲートを用いて、2量子ハミルトニアンのエネルギースペクトルを計算する。 制御逆ゲートの使用は、ここで考える場合に必要な2ビットのエンタングルゲートの数を5倍に削減する。 より大規模なマルチキュービットシステムでは,ゲート数の削減係数がさらに大きくなることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1759008116536278
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many quantum algorithms use a process called controlled time evolution, where the system of interest evolves in time only if an auxiliary (or ancilla) qubit is in a particular state. We show that this process can be implemented efficiently using controlled reversal gates. A reversal gate $R$ is a product of single qubit gates that anticommutes with some subset of terms in the quantum Hamiltonian, and the controlled reversal gate $C_R$ is the implementation of $R$ controlled by the ancilla qubit. By flipping the sign of terms in the Hamiltonian, the flow of time is toggled forwards and backwards depending on the state of the ancilla. In this work, we use controlled reversal gates and the rodeo algorithm to compute the energy spectrum of a two-qubit Hamiltonian; the use of controlled reversal gates provides a five-fold reduction in the number of two-qubit entangling gates needed for the example considered here. We use the Quantinuum H1-2 and IBM Perth devices to realize the quantum circuits. While the Quantinuum H1-2 achieves a significantly lower error rate than the IBM Perth, we were able to determine the energy levels on both devices with an error of less than 0.06% of the full span of the energy spectrum when using five cycles of the rodeo algorithm. We also discuss the expected performance for larger quantum systems, and we find that the reduction factor in the number of gates is even greater for larger, multi-qubit systems.
• Abstract（参考訳）: 多くの量子アルゴリズムは、制御時間進化と呼ばれるプロセスを使用し、補助的(またはアンシラ)量子ビットが特定の状態である場合にのみ、関心の系が時間的に進化する。 このプロセスは制御された反転ゲートを用いて効率的に実装できることを示す。 反転ゲート $r$ は量子ハミルトンの項のいくつかの部分集合と反交換する単一の量子ビットゲートの積であり、制御された反転ゲート $c_r$ はancilla qubitによって制御される$r$ の実装である。 ハミルトニアンにおける項の符号を反転させることで、時間の流れはアンシラの状態に応じて前方と後方に切り替えられる。 本研究では, 2量子ビットハミルトニアンのエネルギースペクトルを計算するために制御反転ゲートとロデオアルゴリズムを用いる。 我々は量子回路を実現するために、量子H1-2とIBM Perthデバイスを使用する。 量子化 h1-2 は ibm perth よりもかなり低い誤差率を達成できたが、ロデオアルゴリズムの5サイクルを使用する場合、エネルギースペクトルの全幅の0.06%未満の誤差で両装置のエネルギーレベルを決定できた。 また,大きな量子系で期待される性能についても議論し,ゲート数の減少係数はより大きいマルチ量子ビット系でさらに大きいことが判明した。

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