論文の概要: Numerical circuit synthesis and compilation for multi-state preparation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.01816v3
- Date: Tue, 19 Sep 2023 20:47:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-21 22:32:17.953277
- Title: Numerical circuit synthesis and compilation for multi-state preparation
- Title（参考訳）: 多状態合成のための数値回路合成とコンパイル
- Authors: Aaron Szasz, Ed Younis, Wibe de Jong
- Abstract要約: 短期量子コンピュータは、大きなエラー率と短いコヒーレンス時間を持つ。
状態準備という,一定の入力状態から所定の状態に備える回路
与えられたユニタリ演算を実装する回路、例えば「ユニタリ合成」
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.36832029288386137
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Near-term quantum computers have significant error rates and short coherence
times, so compilation of circuits to be as short as possible is essential. Two
types of compilation problems are typically considered: circuits to prepare a
given state from a fixed input state, called "state preparation"; and circuits
to implement a given unitary operation, for example by "unitary synthesis". In
this paper we solve a more general problem: the transformation of a set of $m$
states to another set of $m$ states, which we call "multi-state preparation".
State preparation and unitary synthesis are special cases; for state
preparation, $m=1$, while for unitary synthesis, $m$ is the dimension of the
full Hilbert space. We generate and optimize circuits for multi-state
preparation numerically. In cases where a top-down approach based on matrix
decompositions is also possible, our method finds circuits with substantially
(up to 40%) fewer two-qubit gates. We discuss possible applications, including
efficient preparation of macroscopic superposition ("cat") states and synthesis
of quantum channels.
- Abstract（参考訳）: 短期量子コンピュータは大きなエラー率と短いコヒーレンス時間を持っているため、回路のコンパイルは可能な限り短いことが不可欠である。
一般に2種類のコンパイル問題が考慮される:「状態準備」と呼ばれる固定入力状態から所定の状態を準備する回路と、例えば「ユニタリ合成」によって与えられたユニタリ操作を実装する回路である。
本稿では、より一般的な問題、すなわち、$m$状態のセットから$m$状態の別のセットへの変換を解決します。
状態準備とユニタリ合成は特別な場合であり、状態準備では$m=1$、ユニタリ合成では$m$はヒルベルト空間全体の次元である。
複数状態準備のための回路を数値的に生成・最適化する。
行列分解に基づくトップダウンアプローチも可能である場合には、実質的に(最大40%)少ない2量子ビットゲートを持つ回路を見つける。
我々は、マクロな重ね合わせ(cat)状態の効率的な調製や量子チャネルの合成など、応用の可能性について議論する。
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