論文の概要: Reducing circuit depth with qubitwise diagonalization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.00170v3
• Date: Tue, 19 Dec 2023 20:42:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-21 22:12:47.551177
• Title: Reducing circuit depth with qubitwise diagonalization
• Title（参考訳）: 量子対角化による回路深さの低減
• Authors: Edison M. Murairi and Michael J. Cervia
• Abstract要約: 我々は、深さが$O(n log r)$の量子回路を、$r$ Pauli演算子によって生成される$n$-qubit演算子を対角化するアルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムは、ランダムに生成されたハミルトニアンと、短い深さと低い2量子ゲート数を持つ分子ハミルトニアンを対角化する量子回路の創出に好適である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A variety of quantum algorithms employ Pauli operators as a convenient basis for studying the spectrum or evolution of Hamiltonians or measuring multi-body observables. One strategy to reduce circuit depth in such algorithms involves simultaneous diagonalization of Pauli operators generating unitary evolution operators or observables of interest. We propose an algorithm yielding quantum circuits with depths $O(n \log r)$ diagonalizing $n$-qubit operators generated by $r$ Pauli operators. Moreover, as our algorithm iteratively diagonalizes all operators on at least one qubit per step, it is well suited to maintain low circuit depth even on hardware with limited qubit connectivity. We observe that our algorithm performs favorably in producing quantum circuits diagonalizing randomly generated Hamiltonians as well as molecular Hamiltonians with short depths and low two-qubit gate counts.
• Abstract（参考訳）: 様々な量子アルゴリズムは、ハミルトニアンのスペクトルや進化を研究するためにパウリ作用素を便利な基礎として採用している。 そのようなアルゴリズムにおける回路の深さを減らす一つの戦略は、ポーリ作用素の同時対角化であり、ユニタリ進化演算子や可観測値を生成する。 我々は、深さが$O(n \log r)$の量子回路を、$r$ Pauli演算子によって生成される$n$-qubit演算子を対角化するアルゴリズムを提案する。 さらに,本アルゴリズムは1ステップあたり少なくとも1量子ビットの演算子を反復的に対角化するので,クビット接続が制限されたハードウェア上でも低回路深度を維持するのに適している。 このアルゴリズムは、ランダムに生成されたハミルトニアンと、短い深さと低い2量子ゲート数を持つ分子ハミルトニアンを対角化する量子回路の創出に好適である。

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