論文の概要: Mapping quantum circuits to shallow-depth measurement patterns based on graph states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16223v1
• Date: Mon, 27 Nov 2023 19:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-29 21:30:30.554188
• Title: Mapping quantum circuits to shallow-depth measurement patterns based on graph states
• Title（参考訳）: グラフ状態に基づく量子回路の深度測定パターンへのマッピング
• Authors: Thierry Nicolas Kaldenbach and Matthias Heller
• Abstract要約: 我々は,測定に基づく量子コンピューティングのためのハイブリッドシミュレーション手法を開発した。 完全可換作用素の群は完全並列、すなわち非適応的測定を用いて実装可能であることを示す。 量子テレポーテーションを用いることで、そのような回路を一定の量子深さで実装する方法について議論する。
• 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: The paradigm of measurement-based quantum computing (MBQC) starts from a highly entangled resource state on which unitary operations are executed through adaptive measurements and corrections ensuring determinism. This is set in contrast to the more common quantum circuit model, in which unitary operations are directly implemented through quantum gates prior to final measurements. In this work, we incorporate concepts from MBQC into the circuit model to create a hybrid simulation technique, permitting us to split any quantum circuit into a classically efficiently simulatable Clifford-part and a second part consisting of a stabilizer state and local (adaptive) measurement instructions, a so-called standard form, which is executed on a quantum computer. We further process the stabilizer state with the graph state formalism, thus enabling a significant decrease in circuit depth for certain applications. We show that groups of fully commuting operators can be implemented using fully-parallel, i.e., non-adaptive, measurements within our protocol. In addition, we discuss how such circuits can be implemented in constant quantum depths by employing quantum teleportation. Finally, we demonstrate the utility of our technique on two examples of high practical relevance: the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and the Variational Quantum Eigensolver (VQE).
• Abstract（参考訳）: 測定ベースの量子コンピューティング(MBQC)のパラダイムは、適応的な測定と決定性を保証する修正によってユニタリ操作が実行される高度に絡み合ったリソース状態から始まる。 これは、より一般的な量子回路モデルとは対照的に、最終測定の前に量子ゲートを介してユニタリ演算が直接実装される。 本研究では、mbqcの概念を回路モデルに組み込んでハイブリッドシミュレーション手法を構築し、任意の量子回路を古典的に効率的にシミュレート可能なクリフォード部分と、安定化器状態と局所的(適応的な)測定命令からなる第2部分、いわゆる標準形式とを量子コンピュータ上で実行可能にする。 さらに、安定化状態とグラフ状態の定式化を併用して、特定のアプリケーションに対する回路深さの大幅な減少を可能にする。 完全可換作用素の群は、プロトコル内の完全並列、すなわち非適応的測定を用いて実装できることを示す。 さらに、量子テレポーテーションを用いて、そのような回路を一定の量子深さで実装する方法についても論じる。 最後に, 量子近似最適化アルゴリズム (qaoa) と変分量子固有解法 (vqe) の2つの応用例について, 本手法の有用性を示す。

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