論文の概要: Efficient Quantum Circuits for Non-Unitary and Unitary Diagonal Operators with Space-Time-Accuracy trade-offs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02819v2
- Date: Tue, 9 Apr 2024 09:41:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-10 13:32:18.003715
- Title: Efficient Quantum Circuits for Non-Unitary and Unitary Diagonal Operators with Space-Time-Accuracy trade-offs
- Title(参考訳): 空間時間精度トレードオフをもつ非単元及び単元対角演算子の効率的な量子回路
- Authors: Julien Zylberman, Ugo Nzongani, Andrea Simonetto, Fabrice Debbasch,
- Abstract要約: ユニタリおよび非ユニタリ対角作用素は量子アルゴリズムの基本的な構成要素である。
本稿では,一元対角演算子と非単元対角演算子を効率よく調整可能な量子回路で実装する一般手法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.0749601922718608
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Unitary and non-unitary diagonal operators are fundamental building blocks in quantum algorithms with applications in the resolution of partial differential equations, Hamiltonian simulations, the loading of classical data on quantum computers (quantum state preparation) and many others. In this paper, we introduce a general approach to implement unitary and non-unitary diagonal operators with efficient-adjustable-depth quantum circuits. The depth, i.e. the number of layers of quantum gates of the quantum circuit, is reducible with respect either to the width, i.e. the number of ancilla qubits, or to the accuracy between the implemented operator and the target one. While exact methods have an optimal exponential scaling either in terms of size, i.e. the total number of primitive quantum gates, or width, approximate methods prove to be efficient for the class of diagonal operators depending on smooth, at least differentiable, functions. Our approach is general enough to allow any method for diagonal operators to become adjustable-depth or approximate, decreasing the depth of the circuit by increasing its width or its approximation level. This feature offers flexibility and can match with the hardware limitations in coherence time or cumulative gate error. We illustrate these methods by performing quantum state preparation and non-unitary-real-space simulation of the diffusion equation: an initial Gaussian function is prepared on a set of qubits before being evolved through the non-unitary evolution operator of the diffusion process.
- Abstract(参考訳): ユニタリおよび非ユニタリ対角作用素は、偏微分方程式の解法、ハミルトニアンシミュレーション、量子コンピュータへの古典的データのロード(量子状態の準備)など、量子アルゴリズムの基本的な構成要素である。
本稿では,一元対角演算子と非単元対角演算子を効率よく調整可能な量子回路で実装する一般手法を提案する。
深さ、すなわち量子回路の量子ゲートの層数は、幅、すなわちアンシラ量子ビットの数、あるいは実装された演算子と対象の演算子の間の精度に関して再現可能である。
厳密な手法は、大きさ、すなわち原始量子ゲートの総数、幅のいずれにおいても最適な指数関数スケーリングを持つが、近似的手法は、滑らかで少なくとも微分可能な関数に依存する対角作用素のクラスに対して効率的であることが証明される。
我々のアプローチは一般に、対角作用素が調整可能な深度あるいは近似値になるようにし、その幅や近似レベルを増大させることで回路の深さを減少させるのに十分である。
この機能は柔軟性を提供し、コヒーレンス時間や累積ゲートエラーのハードウェア制限にマッチする。
拡散方程式の初期ガウス関数は、拡散過程の非単項進化作用素によって進化する前に、量子状態の準備と拡散方程式の非単項実空間シミュレーションによって、これらの方法を説明する。
関連論文リスト
- Boundary Treatment for Variational Quantum Simulations of Partial
Differential Equations on Quantum Computers [1.7021694188930987]
本稿では偏微分方程式によって記述された初期境界値問題を解くための変分量子アルゴリズムを提案する。
このアプローチでは、現在のノイズの多い中間スケール量子時代の量子コンピュータに適した古典的/量子的ハードウェアを使用する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-28T18:19:33Z) - Near-Term Distributed Quantum Computation using Mean-Field Corrections
and Auxiliary Qubits [77.04894470683776]
本稿では,限られた情報伝達と保守的絡み合い生成を含む短期分散量子コンピューティングを提案する。
我々はこれらの概念に基づいて、変分量子アルゴリズムの断片化事前学習のための近似回路切断手法を作成する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-09-11T18:00:00Z) - Efficient estimation of trainability for variational quantum circuits [43.028111013960206]
変動量子回路のコスト関数とその分散を効率よく計算する方法を見出した。
この方法は、変分量子回路のトレーニング容易性を証明し、バレンプラトー問題を克服できる設計戦略を探索するために用いられる。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-02-09T14:05:18Z) - Quantum State Preparation and Non-Unitary Evolution with Diagonal
Operators [0.0]
単元量子デバイス上での非単元演算をシミュレートするダイレーションに基づくアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムを用いて、高忠実度量子デバイス上でランダムな準正規化された2レベル状態を作成する。
また,2レベル開放量子系の正確な非単位的ダイナミクスを,量子デバイス上で計算されたデファーシングチャネルと振幅減衰チャネルに提示する。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-05-05T17:56:41Z) - Effective non-local parity-dependent couplings in qubit chains [0.0]
連鎖上の量子ビットの同時結合を利用し、非局所パリティ依存量子演算のセットを設計する。
結果として得られる有効長距離結合は、ヨルダン・ウィグナーフェルミオンのパラメトリザブル・トロッターステップを直接実装する。
超伝導量子回路アーキテクチャにおけるゲート動作の数値シミュレーションを行う。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-14T17:33:40Z) - Quantum amplitude damping for solving homogeneous linear differential
equations: A noninterferometric algorithm [0.0]
本研究は,同種LDEを解くための効率的な量子アルゴリズムを構築するために,量子振幅減衰演算を資源として利用する新しい手法を提案する。
このようなオープンな量子系にインスパイアされた回路は、非干渉法で解の実際の指数項を構成することができることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-11-10T11:25:32Z) - Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。
その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-06-24T20:16:02Z) - Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer [117.44028458220427]
量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。
シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。
これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-09-28T17:21:25Z) - Measuring Analytic Gradients of General Quantum Evolution with the
Stochastic Parameter Shift Rule [0.0]
本研究では,量子計測から直接最適化される関数の勾配を推定する問題について検討する。
マルチキュービットパラメトリック量子進化の勾配を推定するアルゴリズムを提供する数学的に正確な公式を導出する。
私たちのアルゴリズムは、利用可能な全ての量子ゲートがノイズである場合でも、いくつかの近似で機能し続けています。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-20T18:24:11Z) - Improving the Performance of Deep Quantum Optimization Algorithms with
Continuous Gate Sets [47.00474212574662]
変分量子アルゴリズムは計算的に難しい問題を解くのに有望であると考えられている。
本稿では,QAOAの回路深度依存性能について実験的に検討する。
この結果から, 連続ゲートセットの使用は, 短期量子コンピュータの影響を拡大する上で重要な要素である可能性が示唆された。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-11T17:20:51Z) - Programming a quantum computer with quantum instructions [39.994876450026865]
我々は密度行列化プロトコルを用いて量子データ上で量子命令を実行する。
古典的に定義されたゲートの固定列は、補助量子命令状態に一意に依存する演算を実行する。
量子命令の利用により、コストのかかるトモグラフィー状態の再構築と再コンパイルの必要性がなくなる。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-01-23T22:43:29Z)
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。