論文の概要: Efficient Sparse State Preparation via Quantum Walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.20273v3
• Date: Thu, 25 Sep 2025 23:25:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-29 18:47:02.596879
• Title: Efficient Sparse State Preparation via Quantum Walks
• Title（参考訳）: 量子ウォークによる効率的なスパース状態生成
• Authors: Alvin Gonzales, Rebekah Herrman, Colin Campbell, Igor Gaidai, Ji Liu, Teague Tomesh, Zain H. Saleem,
• Abstract要約: 我々は,単一エッジと自己ループの動的CTQWを計算のゲートモデルに変換するアルゴリズムを開発した。 このマッピングを用いて、動的CTQWに基づく効率的な量子状態準備フレームワークを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.864856930458624
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Continuous-time quantum walks (CTQWs) on dynamic graphs, referred to as dynamic CTQWs, are a recently introduced universal model of computation that offers a new paradigm in which to envision quantum algorithms. In this work we develop an algorithm that converts single-edge and self-loop dynamic CTQWs to the gate model of computation. We use this mapping to introduce an efficient sparse quantum state preparation framework based on dynamic CTQWs. Our approach utilizes combinatorics techniques such as minimal hitting sets, minimum spanning trees, and shortest Hamiltonian paths to reduce the number of controlled gates required to prepare sparse states. We show that our framework encompasses the current state of the art ancilla free sparse state preparation method by reformulating this method as a CTQW. This CTQW-based framework offers an alternative to the uniformly controlled rotation method used by Qiskit by requiring fewer CX gates when the target state has a polynomial number of non-zero amplitudes.
• Abstract（参考訳）: 動的CTQWと呼ばれる動的グラフ上の連続時間量子ウォーク(CTQW)は、量子アルゴリズムを想定する新しいパラダイムを提供する計算の普遍的なモデルである。 本研究では,単一エッジおよび自己ループの動的CTQWを計算ゲートモデルに変換するアルゴリズムを開発した。 このマッピングを用いて、動的CTQWに基づく効率的なスパース量子状態準備フレームワークを導入する。 提案手法では,最小ヒットセット,最小スパンニング木,最短ハミルトン経路などのコンビネータ的手法を用いて,スパース状態の生成に必要な制御ゲートの数を削減する。 我々は,本手法をCTQWとして再構成することにより,現在最先端のアンシラフリースパース状態調製法を網羅していることを示す。 このCTQWベースのフレームワークは、ターゲット状態が非ゼロ振幅の多項式数を持つ場合、CXゲートを少なくすることで、Qiskitが使用する一様制御の回転法に代わるものである。

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