論文の概要: Optimal quantum circuit cuts with application to clustered Hamiltonian simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01018v2
• Date: Tue, 17 Dec 2024 20:58:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-19 16:46:09.930792
• Title: Optimal quantum circuit cuts with application to clustered Hamiltonian simulation
• Title（参考訳）: クラスタ化ハミルトニアンシミュレーションによる最適量子回路切断
• Authors: Aram W. Harrow, Angus Lowe,
• Abstract要約: 本研究では,量子計算におけるエンタングリング演算をランダムな局所演算に置き換える手法について,必要な実行回数を増やすコストで検討する。 本稿では,アダマールテストの2つのコピーに基づいて,この置換手順のコストを制限した,量子力学の絡み合い尺度を提案する。 応用として,弱い相互作用の限界において,その強度と進化時間の合計で指数関数的なコストで相互作用を除去できることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8287206589886879
• License:
• Abstract: We study methods to replace entangling operations with random local operations in a quantum computation, at the cost of increasing the number of required executions. First, we consider "space-like cuts" where an entangling unitary is replaced with random local unitaries. We propose an entanglement measure for quantum dynamics, the product extent, which bounds the cost in a procedure for this replacement based on two copies of the Hadamard test. In the terminology of prior work, this procedure yields a quasiprobability decomposition with minimal 1-norm in a number of cases, which addresses an open question of Piveteau and Sutter. As an application, we give an improved algorithm for clustered Hamiltonian simulation. Specifically we show that interactions can be removed at a cost which is exponential in the sum of their strengths times the evolution time, and vanishing in the limit of weak interactions. We also give an improved upper bound on the cost of replacing wires with measure-and-prepare channels using "time-like cuts''. We prove a matching information-theoretic lower bound when estimating output probabilities.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,量子計算におけるエンタングリング演算をランダムな局所演算に置き換える手法について,必要な実行回数を増やすコストで検討する。 まず、絡み合うユニタリをランダムな局所ユニタリに置き換える「スペースライクカット」を考える。 本稿では,アダマールテストの2つのコピーに基づいて,この置換手順のコストを制限した,量子力学の絡み合い尺度を提案する。 先行研究の用語では、この手順は、Piveteau と Sutter の開問題に対処するいくつかのケースにおいて、最小 1-ノルムで準確率分解をもたらす。 応用として,クラスタ化ハミルトンシミュレーションのための改良されたアルゴリズムを提案する。 具体的には、相互作用は進化の時間の強さの合計で指数関数的であり、弱い相互作用の限界で消滅するコストで除去できることを示す。 また,ワイヤを「タイムライクカット」を用いた計測・前処理チャネルに置き換えるコストの上限も改善した。 出力確率を推定する際、一致した情報理論の下界を証明する。

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