論文の概要: Harnessing the Power of Long-Range Entanglement for Clifford Circuit Synthesis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.06537v2
• Date: Thu, 29 Jun 2023 20:27:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-03 15:20:37.898885
• Title: Harnessing the Power of Long-Range Entanglement for Clifford Circuit Synthesis
• Title（参考訳）: クリフォード回路合成における長距離絡み合いパワーの活用
• Authors: Willers Yang, Patrick Rall
• Abstract要約: 我々は,GHZ状態の注入により長距離操作を実現する絡み合い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、いくつか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。
• 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 large GHZ 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 give an $O(n^3)$-complexity synthesis scheme for arbitrary Clifford operations requiring at most $2n + 1$ layers of entangled-state-injections. 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 GHZ state injections, and Clifford operations require only $\lceil\frac{3}{2} n \rceil + O(\sqrt n)$ layers of GHZ 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,GHZ状態の注入により長距離操作を実現する絡み合い支援計算のモデルを考える。 これらは、マルチキュービットのポーリ回転やファンアウトゲートなどのグローバル操作プリミティブをアンロックする「エンタングルメントバス」として機能する補助キュービットを用いて作成される。 我々は、CZ回路、CX回路、クリフォード回路合成など、いくつか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、任意のクリフォード演算に対して、絡み合い状態インジェクションの最大2n + 1$層を必要とする$o(n^3)$-複合性合成スキームを与える。 2つの絡み合いバスを持つ正方形格子アーキテクチャでは、GHZ状態注入の少なくとも$\lceil \frac{1}{2}n \rceil + 1$の層でグラフ状態が合成可能であることを示し、クリフォード演算はGHZ状態注入の層で$\lceil\frac{3}{2}n \rceil + O(\sqrt n)$のみを必要とする。

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