論文の概要: Quantum Advantage in Reversing Unknown Unitary Evolutions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04704v1
- Date: Thu, 7 Mar 2024 17:59:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-08 13:17:38.190727
- Title: Quantum Advantage in Reversing Unknown Unitary Evolutions
- Title（参考訳）: 未知ユニタリ進化の反転における量子優位
- Authors: Yu-Ao Chen, Yin Mo, Yingjian Liu, Lei Zhang, Xin Wang
- Abstract要約: 我々は、任意の未知のユニタリ変換を普遍的に逆転する決定論的かつ正確なアプローチである量子ユニタリ逆アルゴリズム(QURA)を導入する。
QURAは正確なユニタリ・インバージョンを保証するが、古典的なインバージョンは、有限個のユニタリ・コールを使用して正確なインバージョンを達成できない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.259390080722206
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce the Quantum Unitary Reversal Algorithm (QURA), a deterministic
and exact approach to universally reverse arbitrary unknown unitary
transformations using $\mathcal{O}(d^2)$ calls of the unitary, where $d$ is the
system dimension. Our construction resolves a fundamental problem of
time-reversal simulations for closed quantum systems by affirming the
feasibility of reversing any unitary evolution without knowing the exact
process. The algorithm also provides the construction of a key oracle for
unitary inversion in quantum algorithm frameworks such as quantum singular
value transformation. Notably, our work demonstrates that compared with
classical methods relying on process tomography, reversing an unknown unitary
on a quantum computer holds a quadratic quantum advantage in computation
complexity. QURA ensures an exact unitary inversion while the classical
counterpart can never achieve exact inversion using a finite number of unitary
calls.
- Abstract（参考訳）: 我々は、$\mathcal{O}(d^2)$呼び出しを使って任意の未知のユニタリ変換を普遍的に反転させる決定論的かつ正確な方法である量子ユニタリ逆アルゴリズム(QURA)を導入し、$d$はシステム次元である。
この構成は、閉量子系における時間反転シミュレーションの根本的な問題を、正確な過程を知らずに任意のユニタリ進化を反転する可能性を証明することによって解決する。
このアルゴリズムはまた、量子特異値変換のような量子アルゴリズムフレームワークにおけるユニタリ反転のための鍵オラクルの構築も提供する。
我々の研究は、プロセストモグラフィーに依存する古典的な手法と比較して、量子コンピュータ上の未知のユニタリを逆転させることは、計算複雑性において二次的な量子優位性を持つことを示した。
qura は完全ユニタリ変換を保証するが、古典代名詞は有限個のユニタリ呼び出しを使って完全ユニタリ変換を成すことはできない。
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