論文の概要: Entanglement-efficient bipartite-distributed quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12688v3
- Date: Wed, 29 Nov 2023 01:33:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-01 04:13:41.518708
- Title: Entanglement-efficient bipartite-distributed quantum computing
- Title（参考訳）: エンタングルメント効率の二部分散量子コンピューティング
- Authors: Jun-Yi Wu, Kosuke Matsui, Tim Forrer, Akihito Soeda, Pablo
Andr\'es-Mart\'inez, Daniel Mills, Luciana Henaut, Mio Murao
- Abstract要約: ノイズの多い中間スケール量子コンピューティングでは、単一の量子処理ユニットの限られたスケーラビリティは分散量子コンピューティングによって拡張することができる。
このタイプのDQCを実験で容易にするためには、絡み合い効率の高いプロトコルが必要である。
プロトコルを[Eisert et. al., PRA, 62:052317(2000)] に拡張し、複数の非局所制御単位ゲートをローカルにパックできるパッキングプロトコルに拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2878452281783466
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In noisy intermediate-scale quantum computing, the limited scalability of a
single quantum processing unit (QPU) can be extended through distributed
quantum computing (DQC), in which one can implement global operations over two
QPUs by entanglement-assisted local operations and classical communication. To
facilitate this type of DQC in experiments, we need an entanglement-efficient
protocol. To this end, we extend the protocol in [Eisert et. al., PRA,
62:052317(2000)] implementing each nonlocal controlled-unitary gate locally
with one maximally entangled pair to a packing protocol, which can pack
multiple nonlocal controlled-unitary gates locally using one maximally
entangled pair. In particular, two types of packing processes are introduced as
the building blocks, namely the distributing processes and embedding processes.
Each distributing process distributes corresponding gates locally with one
entangled pair. The efficiency of entanglement is then enhanced by embedding
processes, which merge two non-sequential distributing processes and hence save
the entanglement cost. We show that the structure of distributability and
embeddability of a quantum circuit can be fully represented by the
corresponding packing graphs and conflict graphs. Based on these graphs, we
derive heuristic algorithms for finding an entanglement-efficient packing of
distributing processes for a given quantum circuit to be implemented by two
parties. These algorithms can determine the required number of local auxiliary
qubits in the DQC. We apply these algorithms for bipartite DQC of unitary
coupled-cluster circuits and find a significant reduction of entanglement cost
through embeddings. This method can determine a constructive upper bound on the
entanglement cost for the DQC of quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケールの量子コンピューティングでは、単一量子処理ユニット(QPU)の限られたスケーラビリティは分散量子コンピューティング(DQC)によって拡張され、2つのQPU上でのグローバルな演算を、絡み合い支援された局所演算と古典的な通信によって実装することができる。
このタイプのDQCを実験で容易にするためには、絡み合い効率の高いプロトコルが必要である。
この目的のために,本プロトコルを (Eisert et. al., PRA, 62:052317(2000)] で拡張し, 各非局所制御単位ゲートを1つの最大絡み合ったペアでローカルに実装し, 最大絡み合ったペアで複数の非局所制御単位ゲートをローカルにパックする。
特に2種類のパッキングプロセスがビルディングブロック、すなわち配布プロセスと組込みプロセスとして導入されている。
各分配プロセスは、1つの絡み合ったペアで対応するゲートをローカルに分配する。
エンタングルメントの効率は、2つの非シーケンス分散プロセスをマージしてエンタングルメントコストを節約する埋め込みプロセスによって向上する。
量子回路の分散性と埋め込み性の構造は、対応するパッキンググラフとコンフリクトグラフによって完全に表現できることを示す。
これらのグラフに基づいて、与えられた量子回路の分配過程の絡み合い効率のよいパッキングを見つけるためのヒューリスティックアルゴリズムを導出する。
これらのアルゴリズムは、DQC内の局所補助量子ビットの必要個数を決定できる。
これらのアルゴリズムをユニタリ結合クラスタ回路の2分割DQCに適用し、埋め込みによる絡み合いコストを大幅に削減する。
この方法は、量子回路のDQCの絡み合いコストに関する構築上の上限を決定することができる。
関連論文リスト
- Extending Quantum Perceptrons: Rydberg Devices, Multi-Class Classification, and Error Tolerance [67.77677387243135]
量子ニューロモーフィックコンピューティング(QNC)は、量子計算とニューラルネットワークを融合して、量子機械学習(QML)のためのスケーラブルで耐雑音性のあるアルゴリズムを作成する
QNCの中核は量子パーセプトロン(QP)であり、相互作用する量子ビットのアナログダイナミクスを利用して普遍的な量子計算を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-13T23:56:20Z) - Generalised Circuit Partitioning for Distributed Quantum Computing [0.30723404270319693]
この研究は、ゲートと状態のテレポーテーションコストの同時最適化を可能にするグラフベースの定式化を導入する。
基本的遺伝的アルゴリズムを用いて、平均eビットコストと時間スケーリングの両方の観点から、最先端手法よりも優れた性能が得られる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-02T17:59:51Z) - Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link [0.0]
2つの光学的相互接続型イオンモジュール間の量子計算の分布を実験的に実証した。
我々は2つの回路量子ビット間で制御Zゲートを決定論的にテレポートし、86%の忠実性を達成した。
様々なシステムで光子をインターフェースできるため、この技術は閉じ込められたイオン量子コンピュータを超えて拡張される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-30T21:32:10Z) - Quantum Compiling with Reinforcement Learning on a Superconducting Processor [55.135709564322624]
超伝導プロセッサのための強化学習型量子コンパイラを開発した。
短絡の新規・ハードウェア対応回路の発見能力を示す。
本研究は,効率的な量子コンパイルのためのハードウェアによるソフトウェア設計を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-18T01:49:48Z) - Compiler for Distributed Quantum Computing: a Reinforcement Learning Approach [6.347685922582191]
本稿では,EPRペアの生成とルーティングを共同で管理することで,実行時間の短縮を優先する新しいコンパイラを提案する。
本稿では, 量子回路の絡み合い生成の性質と動作要求を考慮し, リアルタイムかつ適応的なコンパイラ設計手法を提案する。
i)マルコフ決定過程(MDP)の定式化を用いてDQCの最適コンパイラをモデル化し、最適アルゴリズムの存在を確立し、(ii)この最適コンパイラを近似するために制約付き強化学習(RL)法を導入する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-25T23:03:20Z) - Circuit Knitting Faces Exponential Sampling Overhead Scaling Bounded by Entanglement Cost [5.086696108576776]
回路編み物のサンプリングオーバーヘッドは、ターゲット二部体の正確な絡み合いコストによって指数的に低い値を示す。
我々の研究は、準確率分解による仮想量子情報処理と量子シャノン理論との深い関係を明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-04T17:41:13Z) - Gradient-descent quantum process tomography by learning Kraus operators [63.69764116066747]
離散および連続変数の量子システムに対して量子プロセストモグラフィー(QPT)を行う。
我々は、クラウス作用素を得るために、最適化中にいわゆるスティーフェル多様体に対して制約付き勾配-退化(GD)アプローチを用いる。
GD-QPTは、2量子ランダムプロセスを持つベンチマークにおいて、圧縮センシング(CS)と投影最小二乗QPT(PLS)の両方のパフォーマンスと一致する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-01T12:48:48Z) - Data post-processing for the one-way heterodyne protocol under
composable finite-size security [62.997667081978825]
本研究では,実用的連続可変(CV)量子鍵分布プロトコルの性能について検討する。
ヘテロダイン検出を用いたガウス変調コヒーレント状態プロトコルを高信号対雑音比で検討する。
これにより、プロトコルの実践的な実装の性能を調べ、上記のステップに関連付けられたパラメータを最適化することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-20T12:37:09Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Quantum communication complexity beyond Bell nonlocality [87.70068711362255]
効率的な分散コンピューティングは、リソース要求タスクを解決するためのスケーラブルな戦略を提供する。
量子リソースはこのタスクに適しており、古典的手法よりも優れた明確な戦略を提供する。
我々は,ベルのような不等式に,新たなコミュニケーション複雑性タスクのクラスを関連付けることができることを証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-11T18:00:09Z) - A dynamic programming approach for distributing quantum circuits by
bipartite graphs [1.3249509346606656]
短期的な大規模量子コンピュータは単一の処理ユニットとして動作できない。
量子回路を小さな部分に分割し、各部分を小さなユニットで実行する必要がある。
本研究では,分散量子回路における通信回数を最小限に抑えるために,動的プログラミングアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-03T11:08:37Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。