論文の概要: A New Optimization Model for Multiple-Control Toffoli Quantum Circuit Design

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14384v2
• Date: Thu, 4 Jul 2024 19:37:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-08 23:14:17.305712
• Title: A New Optimization Model for Multiple-Control Toffoli Quantum Circuit Design
• Title（参考訳）: マルチコントラルトフォリ量子回路設計のための新しい最適化モデル
• Authors: Jihye Jung, Kevin Dalmeijer, Pascal Van Hentenryck,
• Abstract要約: 本稿では,可逆ブール関数に対するMCT量子回路設計問題について紹介する。 新しい最適化モデルと対称性を破る制約を導入し、最大2桁の解時間を改善する。 最大7量子ビットと最大15個の量子ゲートを使った実験は、いくつかの新しいよく知られた回路をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.811846816718937
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As quantum technology is advancing, the efficient design of quantum circuits has become an important area of research. This paper provides an introduction to the MCT quantum circuit design problem for reversible Boolean functions without assuming a prior background in quantum computing. While this is a well-studied problem, optimization models that minimize the true objective have only been explored recently. This paper introduces a new optimization model and symmetry-breaking constraints that improve solving time by up to two orders of magnitude compared to earlier work when a Constraint Programming solver is used. Experiments with up to seven qubits and using up to 15 quantum gates result in several new best-known circuits, obtained by any method, for well-known benchmarks. Finally, an extensive comparison with other approaches shows that optimization models may require more time but can provide superior circuits with optimality guarantees.
• Abstract（参考訳）: 量子技術が進歩するにつれて、量子回路の効率的な設計が重要な研究領域となっている。 本稿では,従来の量子コンピューティングの背景を前提とせずに,可逆ブール関数に対するMCT量子回路設計問題を紹介する。 これはよく研究されている問題であるが、真の目的を最小化する最適化モデルは近年研究されているばかりである。 本稿では,制約プログラミングの解法を用いる場合と比較して,解時間を最大2桁改善する新しい最適化モデルと対称性破り制約を提案する。 最大7量子ビットと最大15個の量子ゲートを使った実験は、よく知られたベンチマークのために、どんな方法でも得られるいくつかの新しい最もよく知られた回路をもたらす。 最後に、他のアプローチと比較して、最適化モデルはより多くの時間を必要とするが、最適性を保証する優れた回路を提供することができることを示している。

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