論文の概要: Quantum circuit synthesis via a random combinatorial search
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17298v2
- Date: Mon, 6 May 2024 14:48:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-08 00:15:17.485177
- Title: Quantum circuit synthesis via a random combinatorial search
- Title（参考訳）: ランダム組合せ探索による量子回路合成
- Authors: Sahel Ashhab, Fumiki Yoshihara, Miwako Tsuji, Mitsuhisa Sato, Kouichi Semba,
- Abstract要約: 我々はランダムな探索手法を用いて、完全な量子状態準備や任意のターゲットを持つユニタリ演算子合成を実装した量子ゲート列を求める。
完全忠実度量子回路の分数は、回路サイズが単位忠実度を達成するために必要な最小回路サイズを超えると、急速に増加することを示す。
- 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: We use a random search technique to find quantum gate sequences that implement perfect quantum state preparation or unitary operator synthesis with arbitrary targets. This approach is based on the recent discovery that there is a large multiplicity of quantum circuits that achieve unit fidelity in performing a given target operation, even at the minimum number of single-qubit and two-qubit gates needed to achieve unit fidelity. We show that the fraction of perfect-fidelity quantum circuits increases rapidly as soon as the circuit size exceeds the minimum circuit size required for achieving unit fidelity. This result implies that near-optimal quantum circuits for a variety of quantum information processing tasks can be identified relatively easily by trying only a few randomly chosen quantum circuits and optimizing their parameters. In addition to analyzing the case where the CNOT gate is the elementary two-qubit gate, we consider the possibility of using alternative two-qubit gates. In particular, we analyze the case where the two-qubit gate is the B gate, which is known to reduce the minimum quantum circuit size for two-qubit operations. We apply the random search method to the problem of decomposing the 4-qubit Toffoli gate and find a 15 CNOT-gate decomposition.
- Abstract（参考訳）: 我々はランダムな探索手法を用いて、完全な量子状態準備や任意のターゲットを持つユニタリ演算子合成を実装した量子ゲート列を求める。
このアプローチは、単位忠実性を達成するのに必要な単一量子ビットゲートと2量子ビットゲートの最小数であっても、与えられた目標演算を行う際に単位忠実性を達成する量子回路が多数存在するという最近の発見に基づいている。
完全忠実度量子回路の分数は、回路サイズが単位忠実度を達成するために必要な最小回路サイズを超えると、急速に増加することを示す。
この結果から、様々な量子情報処理タスクに対する準最適量子回路は、ランダムに選択された数個の量子回路だけを試して、パラメータを最適化することで、比較的容易に特定できることが示唆された。
CNOTゲートが基本2キュービットゲートである場合の解析に加えて、代替2キュービットゲートの使用の可能性を検討する。
特に、2量子ゲートがBゲートである場合を解析し、2量子演算の最小量子回路サイズを小さくすることが知られている。
ランダム探索法を4ビットトフォリゲートの分解問題に適用し、15個のCNOTゲートの分解を求める。
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