論文の概要: Automated Quantum Oracle Synthesis with a Minimal Number of Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.03829v1
- Date: Fri, 7 Apr 2023 20:12:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-11 19:31:04.022849
- Title: Automated Quantum Oracle Synthesis with a Minimal Number of Qubits
- Title（参考訳）: 最小数の量子ビットによる量子オラクルの自動合成
- Authors: Jessie M. Henderson, Elena R. Henderson, Aviraj Sinha, Mitchell A.
Thornton, D. Michael Miller
- Abstract要約: 本稿では,2つの自動量子オラクル合成法を提案する。
1つのメソッドは最小数の量子ビットを使用し、もう1つのメソッドは関数のドメイン値を保存し、また全体の必要量子ビット数を最小化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6299766708197883
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Several prominent quantum computing algorithms--including Grover's search
algorithm and Shor's algorithm for finding the prime factorization of an
integer--employ subcircuits termed 'oracles' that embed a specific instance of
a mathematical function into a corresponding bijective function that is then
realized as a quantum circuit representation. Designing oracles, and
particularly, designing them to be optimized for a particular use case, can be
a non-trivial task. For example, the challenge of implementing quantum circuits
in the current era of NISQ-based quantum computers generally dictates that they
should be designed with a minimal number of qubits, as larger qubit counts
increase the likelihood that computations will fail due to one or more of the
qubits decohering. However, some quantum circuits require that function domain
values be preserved, which can preclude using the minimal number of qubits in
the oracle circuit. Thus, quantum oracles must be designed with a particular
application in mind. In this work, we present two methods for automatic quantum
oracle synthesis. One of these methods uses a minimal number of qubits, while
the other preserves the function domain values while also minimizing the
overall required number of qubits. For each method, we describe known quantum
circuit use cases, and illustrate implementation using an automated quantum
compilation and optimization tool to synthesize oracles for a set of benchmark
functions; we can then compare the methods with metrics including required
qubit count and quantum circuit complexity.
- Abstract（参考訳）: グロバーの探索アルゴリズムやショアのアルゴリズムを含むいくつかの顕著な量子計算アルゴリズムは、数学関数の特定のインスタンスを量子回路表現として実現した対応する単射関数に埋め込む「奇数」と呼ばれる整数求職サブ回路の素因数分解を求める。
オラクルを設計し、特に特定のユースケースに最適化するように設計することは、非常に簡単な作業です。
例えば、現在のNISQベースの量子コンピュータの時代に量子回路を実装するという課題は、より大きい量子ビット数が1つ以上の量子ビットのデコヒーリングによって計算が失敗する可能性を高めるため、一般に最小の量子ビットで設計するべきであると規定している。
しかし、いくつかの量子回路は関数領域の値を保存する必要があり、これはオラクル回路の最小数の量子ビットを使うことを防げる。
したがって、量子オラクルは特定の応用を念頭に設計されなければならない。
本研究では,量子オラクル自動合成の2つの方法を提案する。
これらの手法の1つは最小数の量子ビットを使い、もう1つは関数領域の値を保存すると同時に、必要な量子ビットの総数も最小化する。
各方法について、既知の量子回路のユースケースを記述し、自動量子コンパイルと最適化ツールを用いてベンチマーク関数の集合のオーラクルを合成し、必要な量子ビット数や量子回路の複雑さを含むメトリクスと比較する。
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