論文の概要: Optimal parallel wire cutting without ancilla qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.07340v1
• Date: Mon, 13 Mar 2023 17:59:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-14 13:29:11.552105
• Title: Optimal parallel wire cutting without ancilla qubits
• Title（参考訳）: アンシラキュービットを伴わない最適並列ワイヤ切断法
• Authors: Hiroyuki Harada, Kaito Wada, Naoki Yamamoto
• Abstract要約: 回路切断技術は、物理量よりも多くの量子ビットを必要とする量子アルゴリズムの実行に広く用いられている。 彼らは、サンプリングコストがカット数とともに指数関数的に増加するという必然的な問題に悩まされる。 本稿では,複数のキュービットに並列に作用する同一チャネルを切断対象とする並列ワイヤカット問題に焦点をあてる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9404723842159504
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: The circuit cutting techniques are widely used to execute quantum algorithms that require more qubits than physically available; the idea is to decompose the original circuit to smaller sub-circuits that are combined to simulate the original one by sampling. However, they suffer from an inevitable issue that the sampling cost exponentially grows with the number of cuts, and thus it is practically important to develop decomposition methods working with smaller sampling cost. This paper focuses on the parallel wire-cutting problem, meaning that the target to cut is the identity channel acting on multiple qubits in parallel. There are two previous studies. The first one is a teleportation-based method that achieves this task with the use of ancilla qubits, whose sampling cost was proven to be optimal. The second one uses the technique of classical shadow to solve the problem without any ancilla qubits, which however does not achieve the optimal sampling cost. This paper gives a definitive solution to this problem. That is, we develop the optimal parallel wire cutting without ancilla qubits, in the same setup as that taken in the above previous studies. Moreover, the developed ancilla-free method can be applied to the non-parallel case, which also improves the sampling cost obtained in the previous study.
• Abstract（参考訳）: 回路切断技術は、物理的に利用可能なよりも多くの量子ビットを必要とする量子アルゴリズムを実行するために広く用いられており、元の回路を小さなサブ回路に分解し、サンプリングによって元の回路をシミュレートする。 しかし, サンプリングコストがカット数の増加とともに指数関数的に増加するという必然的な問題に苦しむため, サンプリングコストの小さい分解法を開発することは事実上重要である。 本稿では,複数の量子ビットに並列に作用する同一性チャネルを切断対象とする並列線切断問題に注目した。 以前の2つの研究がある。 ひとつはテレポーテーションベースの手法で、サンプリングコストが最適であることが証明されたancilla qubitsを使用することで、このタスクを実現する。 第2の方法は、古典影の技法を用いて、アンシラキュービットを使わずに問題を解くが、最適なサンプリングコストは得られない。 本稿ではこの問題に対する決定的な解決策を与える。 すなわち、前述した研究と同じ設定で、アンシラキュービットを使わずに最適なパラレルワイヤ切断を開発する。 さらに, 非並列ケースに適用可能なアンシラフリー手法により, 前回の調査で得られたサンプリングコストも向上する。

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