論文の概要: Quantum algorithms: A survey of applications and end-to-end complexities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03011v1
- Date: Wed, 4 Oct 2023 17:53:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 13:30:00.727807
- Title: Quantum algorithms: A survey of applications and end-to-end complexities
- Title（参考訳）: 量子アルゴリズム:アプリケーションとエンドツーエンドの複雑さの調査
- Authors: Alexander M. Dalzell, Sam McArdle, Mario Berta, Przemyslaw Bienias,
Chi-Fang Chen, Andr\'as Gily\'en, Connor T. Hann, Michael J. Kastoryano, Emil
T. Khabiboulline, Aleksander Kubica, Grant Salton, Samson Wang, Fernando G.
S. L. Brand\~ao
- Abstract要約: 期待されている量子コンピュータの応用は、科学と産業にまたがる。
本稿では,量子アルゴリズムの応用分野について検討する。
私たちは、各領域における課題と機会を"エンドツーエンド"な方法で概説します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 90.05272647148196
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The anticipated applications of quantum computers span across science and
industry, ranging from quantum chemistry and many-body physics to optimization,
finance, and machine learning. Proposed quantum solutions in these areas
typically combine multiple quantum algorithmic primitives into an overall
quantum algorithm, which must then incorporate the methods of quantum error
correction and fault tolerance to be implemented correctly on quantum hardware.
As such, it can be difficult to assess how much a particular application
benefits from quantum computing, as the various approaches are often sensitive
to intricate technical details about the underlying primitives and their
complexities. Here we present a survey of several potential application areas
of quantum algorithms and their underlying algorithmic primitives, carefully
considering technical caveats and subtleties. We outline the challenges and
opportunities in each area in an "end-to-end" fashion by clearly defining the
problem being solved alongside the input-output model, instantiating all
"oracles," and spelling out all hidden costs. We also compare quantum solutions
against state-of-the-art classical methods and complexity-theoretic limitations
to evaluate possible quantum speedups.
The survey is written in a modular, wiki-like fashion to facilitate
navigation of the content. Each primitive and application area is discussed in
a standalone section, with its own bibliography of references and embedded
hyperlinks that direct to other relevant sections. This structure mirrors that
of complex quantum algorithms that involve several layers of abstraction, and
it enables rapid evaluation of how end-to-end complexities are impacted when
subroutines are altered.
- Abstract（参考訳）: 期待されている量子コンピュータの応用は、量子化学や多体物理学から最適化、ファイナンス、機械学習まで、科学や産業にまたがる。
これらの分野で提案された量子解は、一般的に複数の量子アルゴリズムプリミティブを総合量子アルゴリズムに結合し、量子誤差補正とフォールトトレランスの手法を量子ハードウェアに正しく実装する必要がある。
そのため、基礎となるプリミティブとその複雑さに関する複雑な技術的詳細に敏感な様々なアプローチがあるため、特定のアプリケーションが量子コンピューティングからどれだけの恩恵を受けるかを評価するのは難しい。
ここでは、量子アルゴリズムとその基礎となるアルゴリズムプリミティブの潜在的な応用領域について、技術的な注意事項と微妙さを慎重に検討する。
入力出力モデルと共に解決される問題を明確に定義し、すべての"オークル"をインスタンス化し、すべての隠れたコストをスペルすることで、各領域における課題と機会を"エンドツーエンド"で概説する。
また,量子解を最先端の古典的手法と複雑性理論の限界と比較し,量子スピードアップの可能性を評価する。
この調査は、コンテンツのナビゲーションを容易にするために、モジュール形式のwiki風の方法で書かれています。
それぞれのプリミティブとアプリケーション領域はスタンドアロンのセクションで議論され、参照の書誌と他の関連するセクションへの埋め込みハイパーリンクがある。
この構造は、いくつかの抽象層を含む複雑な量子アルゴリズムを反映し、サブルーチンを変更する際に、エンドツーエンドの複雑さがどのように影響するかを素早く評価することができる。
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