論文の概要: Decomposition Algorithm of an Arbitrary Pauli Exponential through a Quantum Circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.04807v1
• Date: Mon, 8 May 2023 16:05:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 13:53:34.828973
• Title: Decomposition Algorithm of an Arbitrary Pauli Exponential through a Quantum Circuit
• Title（参考訳）: 量子回路による任意のポーリ指数関数の分解アルゴリズム
• Authors: Maximilian Balthasar Mansky, Victor Ramos Puigvert, Santiago Londo\~no Castillo, Claudia Linnhoff-Popien
• Abstract要約: 一般化されたパウリ行列の指数関数を分解するための階段アルゴリズムをレビューする。 より効率的な量子回路を提供する2つの方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.800032532382661
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We review the staircase algorithm to decompose the exponential of a generalized Pauli matrix and we propose two alternative recursive methods which offer more efficient quantum circuits. The first algorithm we propose, defined as the inverted staircase algorithm, is more efficient in comparison to the standard staircase algorithm in the number of one-qubit gates, giving a polynomial improvement of n/2. For our second algorithm, we introduce fermionic SWAP quantum gates and a systematic way of generalizing these. Such fermionic gates offer a simplification of the number of quantum gates, in particular of CNOT gates, in most quantum circuits. Regarding the staircase algorithm, fermionic quantum gates reduce the number of CNOT gates in roughly n/2 for a large number of qubits. In the end, we discuss the difference between the probability outcomes of fermionic and non-fermionic gates and show that, in general, due to interference, one cannot substitute fermionic gates through non-fermionic gates without altering the outcome of the circuit.
• Abstract（参考訳）: 一般化されたパウリ行列の指数関数を分解する階段アルゴリズムを考察し、より効率的な量子回路を提供する2つの代替再帰的手法を提案する。 逆階段アルゴリズムとして定義された第1のアルゴリズムは, 1量子ゲート数における標準階段アルゴリズムと比較して効率が良く, n/2 の多項式改善が期待できる。 第2のアルゴリズムでは、フェミオンSWAP量子ゲートとそれらを一般化する体系的な方法を導入する。 このようなフェルミイオンゲートは、多くの量子回路において、特にcnotゲートの量子ゲートの数を単純化する。 階段のアルゴリズムでは、フェルミオン量子ゲートは多数の量子ビットに対しておよそn/2のCNOTゲート数を減少させる。 最後に、フェルミイオンゲートと非フェルミイオンゲートの確率結果の差を考察し、一般に干渉により、回路の結果を変えることなく非フェルミイオンゲートを介してフェルミイオンゲートを置換できないことを示した。

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