論文の概要: Initial-State Dependent Optimization of Controlled Gate Operations with Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02322v2
• Date: Fri, 11 Nov 2022 08:56:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 18:29:09.845580
• Title: Initial-State Dependent Optimization of Controlled Gate Operations with Quantum Computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータを用いた制御ゲート操作の初期状態依存最適化
• Authors: Wonho Jang, Koji Terashi, Masahiko Saito, Christian W. Bauer, Benjamin Nachman, Yutaro Iiyama, Ryunosuke Okubo, Ryu Sawada
• Abstract要約: 制御ゲートから冗長な制御操作を取り除くことを目的としたAQCELと呼ばれる新しい回路を導入する。 ベンチマークとして、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量子アルゴリズムにデプロイされる。 我々は、AQCEL最適化回路が、ゲート数がはるかに少ない等価な最終状態を生成できることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2019888796331233
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: There is no unique way to encode a quantum algorithm into a quantum circuit. With limited qubit counts, connectivity, and coherence times, a quantum circuit optimization is essential to make the best use of near-term quantum devices. We introduce a new circuit optimizer called AQCEL, which aims to remove redundant controlled operations from controlled gates, depending on initial states of the circuit. Especially, the AQCEL can remove unnecessary qubit controls from multi-controlled gates in polynomial computational resources, even when all the relevant qubits are entangled, by identifying zero-amplitude computational basis states using a quantum computer. As a benchmark, the AQCEL is deployed on a quantum algorithm designed to model final state radiation in high energy physics. For this benchmark, we have demonstrated that the AQCEL-optimized circuit can produce equivalent final states with much smaller number of gates. Moreover, when deploying AQCEL with a noisy intermediate scale quantum computer, it efficiently produces a quantum circuit that approximates the original circuit with high fidelity by truncating low-amplitude computational basis states below certain thresholds. Our technique is useful for a wide variety of quantum algorithms, opening up new possibilities to further simplify quantum circuits to be more effective for real devices.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムを量子回路にエンコードするユニークな方法は存在しない。 量子ビット数、接続時間、コヒーレンス時間に制限があるため、量子回路最適化は短期量子デバイスを最大限に活用するために不可欠である。 回路の初期状態に応じて制御ゲートから冗長制御操作を取り除くことを目的としたAQCELと呼ばれる新しい回路オプティマイザを導入する。 特に、AQCELは、量子コンピュータを用いてゼロ振幅計算基底状態を特定することにより、関連する全ての量子ビットが絡み合っている場合でも、多項式計算資源の多制御ゲートから不要な量子ビット制御を除去することができる。 ベンチマークとして、AQCELは高エネルギー物理学における最終状態放射をモデル化するために設計された量子アルゴリズムにデプロイされる。 このベンチマークにより、AQCEL最適化回路は、ゲート数がはるかに少ない等価な最終状態を生成することができることを示した。 さらに、ノイズの多い中間スケールの量子コンピュータにAQCELをデプロイする際、ある閾値以下で低振幅の計算基底状態をトラストすることで、元の回路を高い忠実度で近似する量子回路を効率よく生成する。 我々の技術は様々な量子アルゴリズムに有用であり、量子回路をさらに単純化し、実際のデバイスでより効果的にするための新たな可能性を開く。

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