論文の概要: Optimal Toffoli-Depth Quantum Adder

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.02523v1
• Date: Fri, 3 May 2024 23:38:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-07 19:40:24.003828
• Title: Optimal Toffoli-Depth Quantum Adder
• Title（参考訳）: Toffoli-Depth 量子加算器
• Authors: Siyi Wang, Suman Deb, Ankit Mondal, Anupam Chattopadhyay,
• Abstract要約: 効率的な量子演算回路は、実際的な意味を持つ多くの量子アルゴリズムでよく見られる。 本研究は, 量子加算器の最適深さ構造を決定するために, キャリープロパゲーション構造の160種類の代替組成について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.183952203508634
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Efficient quantum arithmetic circuits are commonly found in numerous quantum algorithms of practical significance. Till date, the logarithmic-depth quantum adders includes a constant coefficient k >= 2 while achieving the Toffoli-Depth of klog n + O(1). In this work, 160 alternative compositions of the carry-propagation structure are comprehensively explored to determine the optimal depth structure for a quantum adder. By extensively studying these structures, it is shown that an exact Toffoli-Depth of log n + O(1) is achievable. This presents a reduction of Toffoli-Depth by almost 50% compared to the best known quantum adder circuits presented till date. We demonstrate a further possible design by incorporating a different expansion of propagate and generate forms, as well as an extension of the modular framework. Our paper elaborates on these designs, supported by detailed theoretical analyses and simulation-based studies, firmly substantiating our claims of optimality. The results also mirror similar improvements, recently reported in classical adder circuit complexity.
• Abstract（参考訳）: 効率的な量子演算回路は、実際的な意味を持つ多くの量子アルゴリズムでよく見られる。 この対数-深さ量子加算器は、klog n + O(1) のトフォリ-深さを達成しながら定数係数 k >= 2 を含む。 本研究は, 量子加算器の最適深さ構造を決定するために, キャリープロパゲーション構造の160の代替組成を包括的に検討した。 これらの構造を広く研究することにより、log n + O(1) の正確なトフォリ-深さが達成可能であることが示される。 これは、現在までに提示されている最もよく知られた量子加算器回路と比較して、トフォリ-ディープスの約50%の減少を示す。 我々は、異なるプロパゲートの拡張とフォームの生成、およびモジュラーフレームワークの拡張を組み込むことにより、さらに可能な設計を実証する。 本稿は,これらの設計について詳述し,詳細な理論的解析とシミュレーションに基づく研究に支えられ,我々の最適性の主張をしっかりと裏付けるものである。 結果はまた、古典的な加算回路の複雑さを報告した同様の改善を反映している。

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