論文の概要: Clifford+$T$-gate Decomposition with Limited Number of $T$ gates, its
Error Analysis, and Performance of Unitary Coupled Cluster Ansatz in Pre-FTQC
Era
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.04150v1
- Date: Tue, 10 Jan 2023 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-12 17:19:53.192852
- Title: Clifford+$T$-gate Decomposition with Limited Number of $T$ gates, its
Error Analysis, and Performance of Unitary Coupled Cluster Ansatz in Pre-FTQC
Era
- Title(参考訳): Clifford+$T$-gate Decomposition with limited number of $T$ gates, its Error Analysis and Performance of Unitary Coupled Cluster Ansatz in Pre-FTQC Era (特集:一般セッション)
- Authors: Kohdai Kuroiwa and Yuya O. Nakagawa
- Abstract要約: 与えられた単一ビット回転ゲートの最も正確なClifford+$T$-gate分解を生成するアルゴリズムを提案する。
我々は, 様々な分子の分解誤差を数値的に検証した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fault-tolerant quantum computation (FTQC) is essential to robustly implement
quantum algorithms and thus to maximize advantages of quantum computers. In
this context, a quantum circuit is decomposed into universal gates that can be
fault-tolerantly implemented, for example, Clifford+$T$ gates. Here, $T$ gate
is usually regarded as an essential resource for quantum computation because
its action cannot be simulated efficiently on classical computers. Practically,
it is highly likely that only a limited number of $T$ gates are available in
the near future due to its experimental difficulty of fault-tolerant
implementation. In this paper, considering this Pre-FTQC era, we investigate
Clifford+$T$ decomposition with a limited budget of $T$ gates and propose a new
model of the error of such decomposition. More concretely, we propose an
algorithm to generate the most accurate Clifford+$T$-gate decomposition of a
given single-qubit rotation gate with a fixed number of $T$ gates. We also
propose to model the error of Clifford+$T$ decomposition using well-known
depolarizing noise by considering the average of the effects of the error. We
numerically verified our model successfully explains the decomposition error
for a wide variety of molecules using our decomposition algorithm. Thus, we
shed light on a first-stage application of quantum computers from a practical
point of view and fuel further research towards what quantum computation can
achieve in the upcoming future.
- Abstract(参考訳): フォールトトレラント量子計算(FTQC)は、量子アルゴリズムを堅牢に実装し、量子コンピュータの利点を最大化するために不可欠である。
この文脈では、量子回路は普遍ゲートに分解され、例えばClifford+$T$ゲートのようにフォールトトレラントに実装できる。
ここでは、$T$ gateは古典的なコンピュータでは効率的にシミュレートできないため、量子計算にとって不可欠なリソースとみなされる。
実際、フォールトトレラントな実装が実験的に困難であることから、近い将来にt$ゲートは限定的な数しか利用できない可能性が高い。
本稿では,ftqc以前の時代を考慮し,t$ゲートの限られた予算でclifford+$t$分解を調べ,そのような分解の誤差の新しいモデルを提案する。
より具体的には、与えられた単一ビット回転ゲートの最も正確なClifford+$T$-gate分解を一定数のT$ゲートで生成するアルゴリズムを提案する。
また,誤差の影響の平均を考慮し,よく知られた非分極ノイズを用いたclifford+$t$分解の誤差をモデル化する。
本モデルを用いて, 種々の分子の分解誤差を数値的に検証した。
そこで我々は,量子コンピュータの第一段階の応用について,実用的視点から考察し,今後の量子計算の達成に向けてさらなる研究を展開する。
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