論文の概要: Improved Synthesis of Clifford Circuits using Long-Range CAT States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.06537v1
• Date: Mon, 13 Feb 2023 17:29:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-14 14:45:35.825986
• Title: Improved Synthesis of Clifford Circuits using Long-Range CAT States
• Title（参考訳）: 長線CAT状態を用いたクリフォード回路の改良
• Authors: Willers Yang, Patrick Rall
• Abstract要約: 我々は、絡み合ったCAT状態の注入によって長距離操作が達成される絡み込み支援計算のモデルを考える。 我々は、CZ回路、CX回路、クリフォード回路合成など、よく研究されたいくつかの問題に対して、回路サイズに基づく境界を導出する。 特に、そのような絡み合いバスを使用するアーキテクチャでは、クリフォード演算は少なくとも2n+1$の絡み合い状態注入層を必要とすることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.30458514384586405
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In superconducting architectures, limited connectivity remains a significant challenge for the synthesis and compilation of quantum circuits. We consider models of entanglement-assisted computation where long-range operations are achieved through injections of entangled CAT states. These are prepared using ancillary qubits acting as an "entanglement bus," unlocking global operation primitives such as multi-qubit Pauli rotations and fan out gates. We derive bounds on the circuit size for several well-studied problems, such as CZ circuit, CX circuit, and Clifford circuit synthesis. In particular, in an architecture using one such entanglement bus, we show that Clifford operations require at most $2n+1$ layers of entangled-state-injections, significantly improving upon the best known SWAP-based approaches which achieve an entangling-gate-depth of $7n-4$. In a square-lattice architecture with two entanglement buses, we show that a graph state can be synthesized using at most $\lceil \frac{1}{2}n\rceil +1$ layers of CAT state injections, and Clifford operations require only $\lceil\frac{3}{2} n \rceil+ O(\sqrt n)$ layers of CAT state injections.
• Abstract（参考訳）: 超伝導アーキテクチャでは、量子回路の合成とコンパイルにおいて、限られた接続性は依然として重要な課題である。 我々は、絡み合ったCAT状態の注入により長距離演算を行う絡み込み支援計算のモデルを考える。 これらは「絡み合いバス」として機能し、マルチキュービットのパウリ回転やファンアウトゲートなどのグローバルな操作プリミティブをアンロックする。 cz回路、cx回路、clifford回路合成などのよく研究された問題に対して、回路サイズの境界を導出する。 特に、そのような絡み合いバスを使用するアーキテクチャでは、clifford操作は、エンタングル状態インジェクションの最大2n+1$層を必要とすることを示し、エンタングルゲート深さ7n-4$を達成する最もよく知られたスワップベースアプローチによって大幅に改善されている。 2つの絡み合いバスを持つ正方形格子アーキテクチャでは、CAT状態注入の少なくとも$\lceil \frac{1}{2}n\rceil +1$層を用いてグラフ状態を合成できることを示し、Clifford演算はCAT状態注入の$\lceil\frac{3}{2}n \rceil+O(\sqrt n)$層のみを必要とする。

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