論文の概要: Quantum Control Machine: The Limits of Quantum Programs as Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.15000v1
- Date: Fri, 28 Apr 2023 17:51:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 13:15:41.523975
- Title: Quantum Control Machine: The Limits of Quantum Programs as Data
- Title（参考訳）: 量子制御マシン:データとしての量子プログラムの限界
- Authors: Charles Yuan, Agnes Villanyi, Michael Carbin
- Abstract要約: データに対する量子効果とデータ依存制御フローの両方をサポートする量子マシンモデルを提案する。
表現可能なプログラムはユニタリ量子回路と一致することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.927438817889044
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum algorithms for factorization, search, and simulation obtain
computational advantage by performing control flow such as branching and
iteration based on the value of quantum data in superposition. Complicating
realization of these algorithms is the fact that in predominant quantum machine
models, all control flow as embodied by the program counter is classical, and
cannot exist in superposition.
In this work, we identify that an alternative model to enable a program
counter in superposition faces an obstacle -- no such machine can correctly
support control flow constructs with non-injective semantics, including the
conventional conditional jump. In fact, prior attempts to support this
instruction cause programs to inappropriately collapse the superposition of
data, meaning that quantum advantage is lost.
We present a quantum machine model that supports both quantum effects on data
and data-dependent control flow, using variants of conditional jump with
injective semantics. We identify the necessary condition for programs for such
a machine to preserve superposition of data, and show that expressible programs
coincide with the unitary quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 因子化、探索、シミュレーションのための量子アルゴリズムは、重ね合わせにおける量子データの値に基づいて分岐や反復などの制御フローを実行することで計算上の利点を得る。
これらのアルゴリズムの複雑な実現は、支配的な量子マシンモデルにおいて、プログラムカウンタによって具現化された全ての制御フローが古典的であり、重ね合わせには存在しないという事実である。
本研究では,プログラムカウンタを重畳する代替モデルが障害に直面していることを確認し,従来の条件ジャンプを含む非インジェクティブなセマンティクスによる制御フロー構造を正しくサポートすることはできない。
実際、この命令を支持する以前の試みは、プログラムがデータの重ね合わせを不適切に崩壊させ、つまり量子アドバンテージが失われる。
本稿では,インジェクティブ・セマンティクスを用いた条件ジャンプの変種を用いて,データに対する量子効果とデータ依存制御フローの両方をサポートする量子マシンモデルを提案する。
データの重ね合わせを保存するためのプログラムに必要な条件を特定し、表現可能なプログラムがユニタリ量子回路と一致することを示す。
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