論文の概要: Quantum circuit for multi-qubit Toffoli gate with optimal resource
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.05053v1
- Date: Wed, 7 Feb 2024 17:53:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-08 14:16:00.820923
- Title: Quantum circuit for multi-qubit Toffoli gate with optimal resource
- Title（参考訳）: 最適資源を有するマルチ量子ビットトッフォリゲートの量子回路
- Authors: Junhong Nie, Wei Zi, Xiaoming Sun
- Abstract要約: 我々は、$O(log n)$-depthと$O(n)$-sizeしか持たない、$n$-Toffoliゲートと一般的なマルチコントロールユニタリのための新しい量子回路を設計する。
我々は、補助量子ビットを使わずに、マルチキュービットトフォリゲートの量子回路の実装には指数的精度のゲートを使わなければならないことを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.727984016678534
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Resource consumption is an important issue in quantum information processing,
particularly during the present NISQ era. In this paper, we investigate
resource optimization of implementing multiple controlled operations, which are
fundamental building blocks in the field of quantum computing and quantum
simulation. We design new quantum circuits for the $n$-Toffoli gate and general
multi-controlled unitary, which have only $O(\log n)$-depth and $O(n)$-size,
and only require $1$ ancillary qubit. To achieve these results, we explore the
potential of ancillary qubits and discover a method to create new conditional
clean qubits from existed ancillary qubits. These techniques can also be
utilized to construct an efficient quantum circuit for incrementor, leading to
an implementation of multi-qubit Toffoli gate with a depth of $O(\log^2n)$ and
size of $O(n)$ without any ancillary qubits. Furthermore, we explore the power
of ancillary qubits from the perspective of resource theory. We demonstrate
that without the assistance of ancillary qubit, any quantum circuit
implementation of multi-qubit Toffoli gate must employ exponential precision
gates. This finding indicates a significant disparity in computational power of
quantum circuits between using and not using ancillary qubits. Additionally, we
discuss the comparison of the power of ancillary qubits and extra energy levels
in quantum circuit design.
- Abstract（参考訳）: 資源消費は、量子情報処理において、特に現在のnisq時代に重要な問題である。
本稿では,量子計算と量子シミュレーションの分野における基本構成要素である複数の制御操作を実装するための資源最適化について検討する。
我々は、n$-toffoliゲートと一般マルチコントロールユニタリのための新しい量子回路を設計し、これは、o(\log n)$-depthと$o(n)$-sizeしか持たず、補助量子ビットは1ドルしか必要としない。
これらの結果を得るため, アクビットの可能性を探求し, 既存のクビットから新しい条件付きクビットを作成する方法を発見する。
これらの手法は、増分器のための効率的な量子回路を構築するためにも利用することができ、深さが$O(\log^2n)$とサイズが$O(n)$のマルチキュービットトフォリゲートの実装につながる。
さらに,資源理論の観点から,漸近量子ビットのパワーを考察する。
量子ビットの補助がなければ、マルチ量子ビットのトッフォリゲートの量子回路実装は指数関数的精度ゲートを使わなければならない。
この発見は、量子回路の計算能力において、Acillary qubitsの使用と使用との間に大きな差異があることを示唆している。
さらに,量子回路設計における副次量子ビットのパワーと余剰エネルギーレベルの比較について検討する。
関連論文リスト
- Implementing multi-controlled X gates using the quantum Fourier transform [0.0]
本稿では,多くの複雑な量子ゲートの実装において,量子演算に基づくアプローチを効果的に利用する方法を示す。
回路の深さがわずか数個のアシラ量子ビットで大幅に低減されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-25T13:22:00Z) - Quantum Compiling with Reinforcement Learning on a Superconducting Processor [55.135709564322624]
超伝導プロセッサのための強化学習型量子コンパイラを開発した。
短絡の新規・ハードウェア対応回路の発見能力を示す。
本研究は,効率的な量子コンパイルのためのハードウェアによるソフトウェア設計を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-18T01:49:48Z) - Shallow Quantum Circuit Implementation of Symmetric Functions with Limited Ancillary Qubits [5.9862846364925115]
量子計算では、量子回路の奥行きとアシラリー量子ビットの数を最適化することが重要である。
本稿では,多対数深度量子回路を用いた任意の対称ブール関数の実装に革新的なアプローチを提案する。
鍵となる技術は、Acillary qubitを必要とせずにハミング重みを計算するように設計された新しい多対数深さ量子回路である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-09T06:30:54Z) - QuantumSEA: In-Time Sparse Exploration for Noise Adaptive Quantum
Circuits [82.50620782471485]
QuantumSEAはノイズ適応型量子回路のインタイムスパース探索である。
1)トレーニング中の暗黙の回路容量と(2)雑音の頑健さの2つの主要な目標を達成することを目的としている。
提案手法は, 量子ゲート数の半減と回路実行の2倍の時間節約で, 最先端の計算結果を確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-10T22:33:00Z) - Classical variational optimization of PREPARE circuit for quantum phase
estimation of quantum chemistry Hamiltonians [0.8009842832476994]
本稿では,量子化学における分子ハミルトニアンの量子位相推定のための$textttPREPARE$回路の構成法を提案する。
textttPREPARE$回路は、ハミルトニアンにおける項の係数を確率振幅として符号化する量子状態を生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-26T05:32:38Z) - A single $T$-gate makes distribution learning hard [56.045224655472865]
この研究は、局所量子回路の出力分布の学習可能性に関する広範な評価を提供する。
ハイブリッド量子古典アルゴリズムを含む多種多様な学習アルゴリズムにおいて、深度$d=omega(log(n))$ Clifford回路に関連する生成的モデリング問題さえも困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-07T08:04:15Z) - Quantum circuit debugging and sensitivity analysis via local inversions [62.997667081978825]
本稿では,回路に最も影響を及ぼす量子回路の断面をピンポイントする手法を提案する。
我々は,IBM量子マシン上に実装されたアルゴリズム回路の例に応用して,提案手法の実用性と有効性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-12T19:39:31Z) - Linear-depth quantum circuits for multiqubit controlled gates [3.0001636668817606]
マルチキュービット制御ユニタリゲートを分解する方式を提案する。
我々は,IBM量子クラウドプラットフォーム上での実証実験により,本アルゴリズムの利点を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-22T16:57:59Z) - Quantum State Preparation with Optimal Circuit Depth: Implementations
and Applications [10.436969366019015]
我々は、$Theta(n)$-depth回路は、$O(ndlog d)$ acillary qubitsを持つ$Theta(log(nd))で作成可能であることを示す。
我々は、ハミルトンシミュレーション、方程式の線形系解法、量子ランダムアクセスメモリの実現など、異なる量子コンピューティングタスクにおける結果の適用について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-27T13:16:30Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - QUANTIFY: A framework for resource analysis and design verification of
quantum circuits [69.43216268165402]
QUINTIFYは、量子回路の定量的解析のためのオープンソースのフレームワークである。
Google Cirqをベースにしており、Clifford+T回路を念頭に開発されている。
ベンチマークのため、QUINTIFYは量子メモリと量子演算回路を含む。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-21T15:36:25Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。