論文の概要: State preparation by shallow circuits using feed forward

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14840v3
• Date: Tue, 05 Nov 2024 10:29:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 14:56:20.882269
• Title: State preparation by shallow circuits using feed forward
• Title（参考訳）: フィードフォワードを用いた浅部回路による状態形成
• Authors: Harry Buhrman, Marten Folkertsma, Bruno Loff, Niels M. P. Neumann,
• Abstract要約: 我々は,この4ステップ方式を用いて,フォールトトレラントな計算を行わず,短い,一定の深さの量子回路を強化する。 LAQCC回路は、一定の深さの量子回路では達成できない長距離相互作用を創出できることを示す。 我々は、任意の数の状態に対する一様重ね合わせのための3つの新しい状態準備プロトコルを作成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: In order to achieve fault-tolerant quantum computation, we need to repeat the following sequence of four steps: First, perform 1 or 2 qubit quantum gates (in parallel if possible). Second, do a syndrome measurement on a subset of the qubits. Third, perform a fast classical computation to establish which errors have occurred (if any). Fourth, depending on the errors, we apply a correction step. Then the procedure repeats with the next sequence of gates. In order for these four steps to succeed, we need the error rate of the gates to be below a certain threshold. Unfortunately, the error rates of current quantum hardware are still too high. On the other hand, current quantum hardware platforms are designed with these four steps in mind. In this work we make use of this four-step scheme not to carry out fault-tolerant computations, but to enhance short, constant-depth, quantum circuits that perform 1 qubit gates and nearest-neighbor 2 qubit gates. To explore how this can be useful, we study a computational model which we call Local Alternating Quantum Classical Computations (LAQCC). In this model, qubits are placed in a grid allowing nearest neighbor interactions; the quantum circuits are of constant depth with intermediate measurements; a classical controller can perform log-depth computations on these intermediate measurement outcomes to control future quantum operations. This model fits naturally between quantum algorithms in the NISQ era and full fledged fault-tolerant quantum computation. We show that LAQCC circuits can create long-ranged interactions, which constant-depth quantum circuits cannot achieve, and use it to construct a range of useful multi-qubit gates. With these gates, we create three new state preparation protocols for a uniform superposition over an arbitrary number of states, W-states, Dicke states and may-body scar states.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラントな量子計算を実現するためには、まず1または2キュービットの量子ゲートを(可能な限り並列に)実行する4つのステップを繰り返す必要がある。 次に、量子ビットの部分集合におけるシンドロームの測定を行う。 第3に、(もしあれば)どのエラーが発生したかを確立するために、高速な古典計算を実行する。 第4に,誤差に応じて補正ステップを適用する。 次に、手順は次のゲート列で繰り返される。 これら4つのステップが成功するためには、ゲートの誤差率を一定の閾値以下にする必要がある。 残念ながら、現在の量子ハードウェアのエラー率はまだ高すぎる。 一方、現在の量子ハードウェアプラットフォームは、これらの4つのステップを念頭に設計されている。 本研究では, フォールトトレラント計算を行なわずに, 1キュービットゲートと近傍2キュービットゲートを実行する, 短い, 一定の深さの量子回路を強化するために, この4ステップ方式を用いる。 そこで本研究では,局所交互量子古典計算(LAQCC)と呼ばれる計算モデルについて検討する。 このモデルでは、量子ビットは近接する隣り合う相互作用を許容するグリッドに配置され、量子回路は中間測定値と一定深さであり、古典的なコントローラはこれらの中間測定結果の対数深度計算を行い、将来の量子演算を制御する。 このモデルは、NISQ時代の量子アルゴリズムと完全なフォールトトレラント量子計算の間に自然に適合する。 LAQCC回路は、一定の深さの量子回路では達成できない長範囲の相互作用を生成できることを示す。 これらのゲートを用いて、任意の数の状態、W状態、Dicke状態、May-bodyスカー状態に対する均一な重ね合わせのための3つの新しい状態準備プロトコルを作成する。

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