論文の概要: Quantum-classical tradeoffs and multi-controlled quantum gate
decompositions in variational algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.04378v2
- Date: Tue, 9 Jan 2024 14:39:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-10 21:08:46.006704
- Title: Quantum-classical tradeoffs and multi-controlled quantum gate
decompositions in variational algorithms
- Title(参考訳): 変分アルゴリズムにおける量子古典的トレードオフと多制御量子ゲート分解
- Authors: Teague Tomesh, Nicholas Allen, Daniel Dilley, Zain Saleem
- Abstract要約: 短期量子コンピュータの計算能力は、ゲート演算のノイズの多い実行と物理量子ビットの限られた数によって制限される。
ハイブリッド変分アルゴリズムは、問題の解決に使用される量子資源と古典的リソースの間の幅広いトレードオフを可能にするため、短期量子デバイスに適している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.5109395231379227
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The computational capabilities of near-term quantum computers are limited by
the noisy execution of gate operations and a limited number of physical qubits.
Hybrid variational algorithms are well-suited to near-term quantum devices
because they allow for a wide range of tradeoffs between the amount of quantum
and classical resources used to solve a problem. This paper investigates
tradeoffs available at both the algorithmic and hardware levels by studying a
specific case -- applying the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA)
to instances of the Maximum Independent Set (MIS) problem. We consider three
variants of the QAOA which offer different tradeoffs at the algorithmic level
in terms of their required number of classical parameters, quantum gates, and
iterations of classical optimization needed. Since MIS is a constrained
combinatorial optimization problem, the QAOA must respect the problem
constraints. This can be accomplished by using many multi-controlled gate
operations which must be decomposed into gates executable by the target
hardware. We study the tradeoffs available at this hardware level, combining
the gate fidelities and decomposition efficiencies of different native gate
sets into a single metric called the \textit{gate decomposition cost}.
- Abstract(参考訳): 短期量子コンピュータの計算能力は、ゲート演算のノイズの多い実行と限られた数の物理キュービットによって制限される。
ハイブリッド変分アルゴリズムは、問題の解決に使用される量子資源と古典的リソースの間の幅広いトレードオフを可能にするため、短期量子デバイスに適している。
本稿では,量子近似最適化アルゴリズム (qaoa) を最大独立集合 (mis) 問題のインスタンスに適用することにより,アルゴリズムレベルとハードウェアレベルで利用可能なトレードオフについて検討する。
アルゴリズムレベルで異なるトレードオフを提供するQAOAの3つの変種を、必要となる古典的パラメータの数、量子ゲート、および必要な古典的最適化の繰り返しの観点から検討する。
MISは制約付き組合せ最適化問題であるため、QAOAは問題制約を尊重しなければならない。
これは、ターゲットハードウェアによって実行可能なゲートに分解されなければならない多くのマルチコントロールゲート操作を使用することで実現できる。
このハードウェアレベルで利用可能なトレードオフを研究し、異なるネイティブゲート集合のゲートフィダリティと分解効率を、 \textit{gate decomposition cost}と呼ばれる単一のメトリックに組み合わせる。
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