論文の概要: Optimized synthesis of circuits for diagonal unitary matrices with reflection symmetry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06676v2
• Date: Fri, 12 Apr 2024 09:05:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-15 19:45:17.478298
• Title: Optimized synthesis of circuits for diagonal unitary matrices with reflection symmetry
• Title（参考訳）: 反射対称性を持つ対角ユニタリ行列に対する回路の最適化合成
• Authors: Xinchi Huang, Taichi Kosugi, Hirofumi Nishi, Yu-ichiro Matsushita,
• Abstract要約: 回路深さとゲート数における量子回路、特にCNOTゲートを含む絡み合ったゲートの最適化が重要である。 提案アルゴリズムによる量子回路は,ゲート数と回路深さの両面でほぼ半分の低減を実現していることを示す。
• 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: During the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) era, it is important to optimize the quantum circuits in circuit depth and gate count, especially entanglement gates, including the CNOT gate. Among all the unitary operators, diagonal unitary matrices form a special class that plays a crucial role in many quantum algorithms/subroutines. Based on a natural gate set {CNOT, Rz}, quantum circuits for general diagonal unitary matrices were discussed in several previous works, and an optimal synthesis algorithm was proposed in terms of circuit depth. In this paper, we are interested in the implementation of diagonal unitary matrices with reflection symmetry, which has promising applications, including the realization of real-time evolution for first quantized Hamiltonians by quantum circuits. Owing to such a symmetric property, we show that the quantum circuit in the existing work can be further simplified and propose a constructive algorithm that optimizes the entanglement gate count. Compared to the previous synthesis methods for general diagonal unitary matrices, the quantum circuit by our proposed algorithm achieves nearly half the reduction in both the gate count and circuit depth.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)時代には、回路深さとゲート数、特にCNOTゲートを含む絡み合ったゲートの量子回路を最適化することが重要である。 すべてのユニタリ作用素の中で、対角ユニタリ行列は多くの量子アルゴリズム/サブルーチンにおいて重要な役割を果たす特別なクラスを形成する。 自然ゲート集合 {CNOT, Rz} に基づいて, 一般対角ユニタリ行列の量子回路をいくつかの先行研究で議論し, 回路深さの観点から最適な合成アルゴリズムを提案した。 本稿では、量子回路による第1量子化ハミルトニアンのリアルタイム進化の実現を含む将来的な応用を期待する、反射対称性を持つ対角ユニタリ行列の実装に関心がある。 このような対称性のため、既存の作業における量子回路をさらに単純化し、絡み込みゲート数を最適化する構成的アルゴリズムを提案する。 一般対角ユニタリ行列の以前の合成法と比較して,提案アルゴリズムによる量子回路は,ゲート数と回路深さの両面でほぼ半分の低減を実現している。

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