論文の概要: Robust Quantum Arithmetic Operations with Intermediate Qutrits in the NISQ-era

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.11305v1
• Date: Wed, 21 Dec 2022 19:00:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 04:30:52.189911
• Title: Robust Quantum Arithmetic Operations with Intermediate Qutrits in the NISQ-era
• Title（参考訳）: NISQ-eraにおける中間クォートを用いたロバスト量子算術演算
• Authors: Amit Saha, Anupam Chattopadhyay, Amlan Chakrabarti
• Abstract要約: NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)の開発により、量子アルゴリズムの重要性が高まっている。 本稿では,ゲート数と回路深度をTゲートとアンシラなしで効率的に実装するための中間クォート法を提案する。 回路深度を減らし,回路効率を向上するため,誤差発生確率の低下が顕著であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.769081901589614
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Numerous scientific developments in this NISQ-era (Noisy Intermediate Scale Quantum) have raised the importance for quantum algorithms relative to their conventional counterparts due to its asymptotic advantage. For resource estimates in several quantum algorithms, arithmetic operations are crucial. With resources reported as a number of Toffoli gates or T gates with/without ancilla, several efficient implementations of arithmetic operations, such as addition/subtraction, multiplication/division, square root, etc., have been accomplished in binary quantum systems. More recently, it has been shown that intermediate qutrits may be employed in the ancilla-free frontier zone, enabling us to function effectively there. In order to achieve efficient implementation of all the above-mentioned quantum arithmetic operations with regard to gate count and circuit-depth without T gate and ancilla, we have included an intermediate qutrit method in this paper. Future research aiming at reducing costs while taking into account arithmetic operations for computing tasks might be guided by our resource estimations using intermediate qutrits. Therefore, the enhancements are examined in relation to the fundamental arithmetic circuits. The intermediate qutrit approach necessitates access to higher energy levels, making the design susceptible to errors. We nevertheless demonstrate that the percentage decrease in the probability of error is significant due to the fact that we achieve circuit efficiency by reducing circuit-depth in comparison to qubit-only works.
• Abstract（参考訳）: NISQ時代(ノイズ中間スケール量子)における多くの科学的発展は、その漸近的優位性により、従来の量子アルゴリズムと比較して量子アルゴリズムの重要性を高めている。 いくつかの量子アルゴリズムにおける資源推定では、算術演算が重要である。 多数の toffoli ゲートや t ゲートがアンシラを含まないと報告されたリソースにより、加算/減算、乗算/除算、平方根など算術演算の効率的な実装がバイナリ量子システムで実現されている。 近年では,中間クトリットがアンシラフリーフロンティアゾーンに採用され,効果的に機能することが示されている。 本稿では,Tゲートとアンシラを含まないゲート数と回路深度に関して,上記の量子演算を全て効率的に実装するために,中間クォート法を含む。 計算タスクの演算処理を考慮したコスト削減を目的とした今後の研究は, 中間クトリットを用いた資源推定によって導かれるかもしれない。 そのため、基本演算回路に関して拡張性を検討する。 中間クォートリットのアプローチはより高いエネルギーレベルへのアクセスを必要とするため、設計は誤りを受けやすい。 しかし,回路の奥行きをqubitのみの作業と比較した場合,回路効率を低下させることにより,誤差の確率の低下が重要であることを実証した。

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