論文の概要: All You Need is pi: Quantum Computing with Hermitian Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12356v2
• Date: Thu, 20 Feb 2025 13:42:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 22:18:11.196482
• Title: All You Need is pi: Quantum Computing with Hermitian Gates
• Title（参考訳）: Hermitian Gatesを使った量子コンピューティング
• Authors: Ben Zindorf, Sougato Bose,
• Abstract要約: 任意のシングルキュービット作用素が2つのエルミートゲートとして実装されることを示し、したがって純粋にエルミート普遍集合が可能である。 この実装は振幅誤差の存在下で高忠実度単一量子状態を作成するために使用することができる。 CNOTゲートとともに2つの固定軸の回転数$pi$のゲート集合が量子計算に普遍的であることを示す。
• 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: Universal gate sets for quantum computation, when single and two qubit operations are accessible, include both Hermitian and non-Hermitian gates. Here we show that any single-qubit operator may be implemented as two Hermitian gates, and thus a purely Hermitian universal set is possible. This implementation can be used to prepare high fidelity single-qubit states in the presence of amplitude errors, and helps to achieve a high fidelity single-qubit gate decomposition using four Hermitian gates. An implementational convenience can be that non-identity single-qubit Hermitian gates are equivalent to $\pi$ rotations up to a global phase. We show that a gate set comprised of $\pi$ rotations about two fixed axes, along with the CNOT gate, is universal for quantum computation. Moreover, we show that two $\pi$ rotations can transform the axis of any multi-controlled unitary, a special case being a single CNOT sufficing for any controlled $\pi$ rotation. These gates simplify the process of circuit compilation in view of their Hermitian nature. We exemplify by designing efficient circuits for a variety of controlled gates, and achieving a CNOT count reduction for the four-controlled Toffoli gate in LNN-restricted qubit connectivity.
• Abstract（参考訳）: 量子計算のための普遍ゲート集合は、単一および2つのキュービット演算がアクセス可能であるとき、エルミートゲートと非エルミートゲートの両方を含む。 ここでは、任意の単量子作用素が2つのエルミートゲートとして実装可能であることを示し、したがって純粋にエルミート普遍集合が可能である。 この実装は振幅誤差の存在下で高忠実度単一量子状態を作成するために使用することができ、4つのエルミートゲートを用いて高忠実度単一量子ゲート分解を実現するのに役立つ。 実装上の便利さは、非正則単量子エルミートゲートが大域位相まで$\pi$回転に等しいことである。 CNOTゲートとともに、2つの固定軸に関する$\pi$回転からなるゲート集合が量子計算において普遍的であることを示す。 さらに、2つの$\pi$回転が任意の多制御ユニタリの軸を変換できることを示し、特別の場合では、任意の制御された$\pi$回転に対して1つのCNOTサファイリングとなる。 これらのゲートは、エルミートの性質の観点から回路コンパイルのプロセスを単純化する。 我々は、様々な制御ゲートの効率的な回路を設計し、LNN制限量子ビット接続における4つの制御されたトフォリゲートのCNOTカウント削減を実現する。

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