論文の概要: Shallow Quantum Circuit Implementation of Symmetric Functions with Limited Ancillary Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.06052v1
• Date: Tue, 9 Apr 2024 06:30:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-10 15:48:59.418571
• Title: Shallow Quantum Circuit Implementation of Symmetric Functions with Limited Ancillary Qubits
• Title（参考訳）: 限られたアンシラリー量子ビットを持つ対称関数の浅量子回路実装
• Authors: Wei Zi, Junhong Nie, Xiaoming Sun,
• Abstract要約: 量子計算では、量子回路の奥行きとアシラリー量子ビットの数を最適化することが重要である。 本稿では,多対数深度量子回路を用いた任意の対称ブール関数の実装に革新的なアプローチを提案する。 鍵となる技術は、Acillary qubitを必要とせずにハミング重みを計算するように設計された新しい多対数深さ量子回路である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.9862846364925115
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In quantum computation, optimizing depth and number of ancillary qubits in quantum circuits is crucial due to constraints imposed by current quantum devices. This paper presents an innovative approach to implementing arbitrary symmetric Boolean functions using poly-logarithmic depth quantum circuits with logarithmic number of ancillary qubits. Symmetric functions are those whose outputs rely solely on the Hamming weight of the inputs. These functions find applications across diverse domains, including quantum machine learning, arithmetic circuit synthesis, and quantum algorithm design (e.g., Grover's algorithm). Moreover, by fully leveraging the potential of qutrits (an additional energy level), the ancilla count can be further reduced to 1. The key technique involves a novel poly-logarithmic depth quantum circuit designed to compute Hamming weight without the need for ancillary qubits. The quantum circuit for Hamming weight is of independent interest because of its broad applications, such as quantum memory and quantum machine learning.
• Abstract（参考訳）: 量子計算では、現在の量子デバイスが課している制約のため、量子回路の深さとアクセル量子ビットの数を最適化することが不可欠である。 本稿では,多対数深度量子回路を用いて任意の対称ブール関数を実装するための革新的な手法を提案する。 対称関数は入力のハミング重みにのみ依存する出力である。 これらの関数は、量子機械学習、演算回路合成、量子アルゴリズム設計(グロバーのアルゴリズムなど)など、様々な分野にまたがる応用を見出す。 さらに、クォートリット(追加エネルギーレベル)のポテンシャルを十分に活用することにより、アンシラ数はさらに1に減らすことができる。 鍵となる技術は、Acillary qubitを必要とせずにハミング重みを計算するように設計された新しい多対数深さ量子回路である。 ハミングウェイトのための量子回路は、量子メモリや量子機械学習などの幅広い応用のために、独立した関心を持っている。

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