論文の概要: Quantum algorithms: A survey of applications and end-to-end complexities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03011v2
- Date: Tue, 05 Aug 2025 00:02:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.442493
- 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, András Gilyén, Connor T. Hann, Michael J. Kastoryano, Emil T. Khabiboulline, Aleksander Kubica, Grant Salton, Samson Wang, Fernando G. S. L. Brandão,
- 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）: 88.57261102552016
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- 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。
これらの領域における提案された量子解は通常、複数の量子アルゴリズムプリミティブを全体的な量子アルゴリズムに結合し、量子ハードウェア上で正しく実装される量子エラー補正とフォールトトレランスの手法を組み込む必要がある。
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対して、様々なアプローチが敏感であることから、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ことは困難である。
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、量子の高速化を評価するために、最先端の古典的手法や複雑性理論の制約に対して量子解を比較する。
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。
各プリミティブおよび適用領域はスタンドアロンのセクションで議論され、それ自身で参照の書誌と他の関連するセクションに向けられたハイパーリンクが組み込まれている。
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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