論文の概要: GASP -- A Genetic Algorithm for State Preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.11141v1
• Date: Wed, 22 Feb 2023 04:41:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 16:16:19.144253
• Title: GASP -- A Genetic Algorithm for State Preparation
• Title（参考訳）: GASP -- 状態準備のための遺伝的アルゴリズム
• Authors: Floyd M. Creevey, Charles D. Hill, Lloyd C. L. Hollenberg
• Abstract要約: 本稿では、量子コンピュータを特定の量子状態に初期化するための、比較的低深さの量子回路を生成する状態準備(GASP)のための遺伝的アルゴリズムを提案する。 GASPは、他の方法よりも低い深さとゲート数で、所定の精度でより効率的な回路を生成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The efficient preparation of quantum states is an important step in the execution of many quantum algorithms. In the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing era, this is a significant challenge given quantum resources are scarce and typically only low-depth quantum circuits can be implemented on physical devices. We present a genetic algorithm for state preparation (GASP) which generates relatively low-depth quantum circuits for initialising a quantum computer in a specified quantum state. The method uses a basis set of R_x, R_y, R_z, and CNOT gates and a genetic algorithm to systematically generate circuits to synthesize the target state to the required fidelity. GASP can produce more efficient circuits of a given accuracy with lower depth and gate counts than other methods. This variability of the required accuracy facilitates overall higher accuracy on implementation, as error accumulation in high-depth circuits can be avoided. We directly compare the method to the state initialisation technique based on an exact synthesis technique by implemented in IBM Qiskit simulated with noise and implemented on physical IBM Quantum devices. Results achieved by GASP outperform Qiskit's exact general circuit synthesis method on a variety of states such as Gaussian states and W-states, and consistently show the method reduces the number of gates required for the quantum circuits to generate these quantum states to the required accuracy.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の効率的な準備は多くの量子アルゴリズムの実行において重要なステップである。 ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)コンピューティングの時代では、量子リソースが不足しているため、物理デバイスに実装できるのは低深さ量子回路のみである。 量子コンピュータを特定の量子状態に初期化するための比較的低深さの量子回路を生成するgasp(genetic algorithm for state prepared)を提案する。 この方法は、R_x、R_y、R_z、CNOTゲートの基底セットと、必要な忠実度にターゲット状態を合成する回路を系統的に生成する遺伝的アルゴリズムを用いる。 GASPは、他の方法よりも低い深さとゲート数で所定の精度でより効率的な回路を生成することができる。 必要な精度の可変性は、高精細回路のエラー蓄積を避けることができるため、実装の全体的な精度を高める。 ノイズを模擬したIBM Qiskitで実装し,物理的IBM量子デバイス上で実装することで,この手法を正確な合成手法に基づく状態初期化手法と直接比較する。 GASPによって達成された結果は、ガウス状態やW状態などの様々な状態において、Qiskitの正確な一般回路合成法よりも優れており、量子回路がこれらの量子状態を生成するのに必要なゲート数を一貫して減少させることを示す。

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