論文の概要: On the role of entanglement in qudit-based circuit compression
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.14584v2
- Date: Wed, 11 Oct 2023 20:18:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-15 15:38:11.681942
- Title: On the role of entanglement in qudit-based circuit compression
- Title（参考訳）: 疑似回路圧縮における絡み合いの役割について
- Authors: Xiaoqin Gao, Paul Appel, Nicolai Friis, Martin Ringbauer, Marcus Huber
- Abstract要約: ゲートベースの普遍量子計算は、局所的なシングルキュービットゲートと2キュービットのエンタングゲートという2種類の演算で定式化されている。
我々は,quditエンコーディングを用いることで,マルチキュービット回路の複雑さを大幅に低下させることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Gate-based universal quantum computation is formulated in terms of two types
of operations: local single-qubit gates, which are typically easily
implementable, and two-qubit entangling gates, whose faithful implementation
remains one of the major experimental challenges since it requires controlled
interactions between individual systems. To make the most of quantum hardware
it is crucial to process information in the most efficient way. One promising
avenue is to use higher-dimensional systems, qudits, as the fundamental units
of quantum information, in order to replace a fraction of the qubit-entangling
gates with qudit-local gates. Here, we show how the complexity of multi-qubit
circuits can be lowered significantly by employing qudit encodings, which we
quantify by considering exemplary circuits with exactly known (multi-qubit)
gate complexity. We discuss general principles for circuit compression, derive
upper and lower bounds on the achievable advantage, and highlight the key role
played by entanglement and the available gate set. Explicit experimental
schemes for photonic as well as for trapped-ion implementations are provided
and demonstrate a significant expected gain in circuit performance for both
platforms.
- Abstract（参考訳）: ゲートベースの普遍量子計算は、2つのタイプの演算で定式化されている: 局所的な単一量子ビットゲートは一般的に実装が容易であり、その忠実な実装は個々のシステム間の制御相互作用を必要とするため、主要な実験課題の1つである。
量子ハードウェアを活用するためには、情報を最も効率的な方法で処理することが不可欠である。
有望な道の1つは、量子情報の基本的な単位として高次元の系quditsを使い、量子ビットに絡むゲートのほんの一部をqudit-localゲートに置き換えることである。
本稿では,quditエンコーディングを用いることで,マルチキュービット回路の複雑性を大幅に低下させることができることを示す。
回路圧縮の一般的な原理を議論し,実現可能な利点の上限と下限を導出し,絡み合いと利用可能なゲート集合が果たす役割を強調する。
フォトニックおよびトラップイオン実装のための実験的スキームが提供され、両方のプラットフォームで回路性能が大幅に向上することを示す。
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