論文の概要: Optimizing Gate Decomposition for High-Level Quantum Programming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.05581v1
- Date: Sat, 8 Jun 2024 21:36:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 19:06:24.399594
- Title: Optimizing Gate Decomposition for High-Level Quantum Programming
- Title（参考訳）: 高レベル量子プログラミングのためのゲート分割最適化
- Authors: Evandro C. R. Rosa, Eduardo I. Duzzioni, Rafael de Santiago,
- Abstract要約: マルチコントロール量子ゲートは、高レベルの量子プログラミングにおいて自然に発生する。
本稿では,多制御量子ゲートを最適化する新しい手法を提案する。
我々はCNOTゲート数を大幅に削減した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper presents novel methods for optimizing multi-controlled quantum gates, which naturally arise in high-level quantum programming. Our primary approach involves rewriting $U(2)$ gates as $SU(2)$ gates, utilizing one auxiliary qubit for phase correction. This reduces the number of CNOT gates required to decompose any multi-controlled quantum gate from $O(n^2)$ to at most $32n$. Additionally, we can reduce the number of CNOTs for multi-controlled Pauli gates from $16n$ to $12n$ and propose an optimization to reduce the number of controlled gates in high-level quantum programming. We have implemented these optimizations in the Ket quantum programming platform and demonstrated significant reductions in the number of gates. For instance, for a Grover's algorithm layer with 114 qubits, we achieved a reduction in the number of CNOTs from 101,245 to 2,684. This reduction in the number of gates significantly impacts the execution time of quantum algorithms, thereby enhancing the feasibility of executing them on NISQ computers.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,高レベルの量子プログラミングにおいて自然に発生するマルチコントロール量子ゲートを最適化する新しい手法を提案する。
我々の第一のアプローチは、$U(2)$ゲートを$SU(2)$ゲートと書き換えることであり、位相補正のために1つの補助量子ビットを利用する。
これにより、任意の多制御量子ゲートを分解するために必要なCNOTゲートの数が$O(n^2)$から$32n$まで減少する。
さらに、マルチコントロールされたパウリゲートのCNOT数を16n$から12n$に削減し、高レベル量子プログラミングにおける制御ゲートの数を削減できる最適化を提案する。
我々はこれらの最適化をKet量子プログラミングプラットフォームで実装し、ゲート数を大幅に削減した。
例えば、114キュービットのGroverのアルゴリズム層では、CNOTの数を101,245から2,684に削減しました。
このゲート数の削減は、量子アルゴリズムの実行時間に大きな影響を与え、NISQコンピュータ上でそれらを実行する可能性を高める。
関連論文リスト
- One Gate Scheme to Rule Them All: Introducing a Complex Yet Reduced Instruction Set for Quantum Computing [8.478982715648547]
$XX+YY$結合を持つキュービットのスキームは、単一キュービットゲートまでの任意の2キュービットゲートを実現する。
一般的な$n$-qubitゲート合成、量子ボリューム、キュービットルーティングなど、様々な応用において顕著な改善が見られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-09T19:30:31Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z) - Optimizing quantum gates towards the scale of logical qubits [78.55133994211627]
量子ゲート理論の基本的な前提は、量子ゲートはフォールトトレランスの誤差閾値を超えることなく、大きなプロセッサにスケールできるということである。
ここでは、このような問題を克服できる戦略について報告する。
我々は、68個の周波数可変ビットの周波数軌跡をコレオグラフィーして、超伝導エラー中に単一量子ビットを実行することを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-04T13:39:46Z) - Decomposition Algorithm of an Arbitrary Pauli Exponential through a
Quantum Circuit [5.800032532382661]
一般化されたパウリ行列の指数関数を分解するための階段アルゴリズムをレビューする。
より効率的な量子回路を提供する2つの方法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-08T16:05:27Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T18:00:04Z) - Efficient parallelization of quantum basis state shift [0.0]
我々は、異なる方向のシフトを並列に組み込むことで、状態シフトアルゴリズムを最適化する。
これにより、現在知られている方法と比較して量子回路の深さが大幅に減少する。
1次元および周期的なシフトに注目するが、より複雑なケースに拡張できる点に留意する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-04T11:01:08Z) - Decomposition of Multi-controlled Special Unitary Single-Qubit Gates [1.412197703754359]
マルチコントロールユニタリゲートは、その誕生以来、量子コンピューティングへの関心の対象となっている。
n-qubitマルチコントロールゲートの実装に対する現在の最先端のアプローチは、シングルキュービットゲートとCNOTゲートの2乗数を使うことである。
20nに比例する多数のCNOTゲートを持つ回路を必要とするn-qubit多重制御SU(2)ゲートを新たに分解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-13T14:08:53Z) - Universal qudit gate synthesis for transmons [44.22241766275732]
超伝導量子プロセッサを設計する。
本稿では,2量子共振共振ゲートを備えたユニバーサルゲートセットを提案する。
ノイズの多い量子ハードウェアのための$rm SU(16)$ゲートの合成を数値的に実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-08T18:59:53Z) - Approaching the theoretical limit in quantum gate decomposition [0.0]
本稿では,CNOT$ゲート数を持つ1量子および2量子ビットの量子ゲートを用いて,一般量子プログラムを分解する新しい数値計算手法を提案する。
本手法は, 既設計量子回路における単一量子ビット回転ゲートに関するパラメータの逐次最適化に基づく。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-14T15:36:22Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - 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)
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。