論文の概要: Cutting a Wire with Non-Maximally Entangled States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.09690v2
• Date: Wed, 20 Mar 2024 08:37:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 21:08:57.633484
• Title: Cutting a Wire with Non-Maximally Entangled States
• Title（参考訳）: 非最大エンタングル状態によるワイヤ切断
• Authors: Marvin Bechtold, Johanna Barzen, Frank Leymann, Alexander Mandl,
• Abstract要約: 回路切断技術は、古典的な通信による量子計算の分配を可能にする。 量子テレポーテーションは、回路の実行を指数的に増加させることなく、量子計算の分配を可能にする。 本稿では、この最適なサンプリングオーバヘッドを実現するために、純非最大絡み状態を用いたワイヤ切断手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.79428554301806
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed quantum computing supports combining the computational power of multiple quantum devices to overcome the limitations of individual devices. Circuit cutting techniques enable the distribution of quantum computations via classical communication. These techniques involve partitioning a quantum circuit into smaller subcircuits, each containing fewer qubits. The original circuit's outcome can be replicated by executing these subcircuits on separate devices and combining their results. However, the number of circuit executions required to achieve a fixed result accuracy with circuit cutting grows exponentially with the number of cuts, posing significant costs. In contrast, quantum teleportation allows the distribution of quantum computations without an exponential increase in circuit executions. Nevertheless, each teleportation requires a pre-shared pair of maximally entangled qubits for transmitting a quantum state, and non-maximally entangled qubits cannot be used for this purpose. Addressing this, our work explores utilizing non-maximally entangled qubit pairs in wire cutting, a specific form of circuit cutting, to mitigate the associated costs. The cost of this cutting procedure reduces with the increasing degree of entanglement in the pre-shared qubit pairs. We derive the optimal sampling overhead in this context and present a wire cutting technique employing pure non-maximally entangled states that achieves this optimal sampling overhead. Hence, this offers a continuum between existing wire cutting and quantum teleportation.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングは、複数の量子デバイスの計算能力を組み合わせることで、個々のデバイスの限界を克服する。 回路切断技術は、古典的な通信による量子計算の分配を可能にする。 これらの技術は量子回路をより小さなサブ回路に分割することを含み、それぞれがより少ない量子ビットを含む。 元の回路の結果は、これらのサブ回路を別々のデバイス上で実行し、その結果を組み合わせることで再現できる。 しかし、回路切断による固定結果精度を達成するために必要な回路実行回数は、カット数とともに指数関数的に増加し、かなりのコストがかかる。 対照的に、量子テレポーテーションは、回路の実行を指数的に増加させることなく、量子計算の分配を可能にする。 それでも、各テレポーテーションは量子状態を伝えるために、最大エンタングルド量子ビットの事前共有の対を必要とし、この目的のためには最大エンタングルド量子ビットは使用できない。 そこで本研究では, 回路切断の特定の形態であるワイヤ切断において, 非最大エンタングル量子ビット対を利用することにより, コストの低減を図る。 この切断手順のコストは、事前共有された量子ビット対における絡み合いの度合いの増大とともに減少する。 この文脈で最適なサンプリングオーバーヘッドを導出し、この最適なサンプリングオーバーヘッドを実現するために、純粋な非最大絡み合った状態を用いるワイヤ切断手法を提案する。 したがって、既存のワイヤ切断と量子テレポーテーションの連続性を提供する。

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