論文の概要: Joint Wire Cutting with Non-Maximally Entangled States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13315v1
• Date: Wed, 19 Jun 2024 08:05:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-21 22:40:02.333171
• Title: Joint Wire Cutting with Non-Maximally Entangled States
• Title（参考訳）: 非最大エンタングル状態による継手ワイヤ切断
• Authors: Marvin Bechtold, Johanna Barzen, Frank Leymann, Alexander Mandl, Felix Truger,
• Abstract要約: ワイヤ切断は分散量子コンピューティングを可能にする。 ワイヤ切断は、結果の精度を維持するために追加の回路実行を必要とする。 本報告では,NME 状態を用いた接合線切断について検討し,サンプリングオーバーヘッドをさらに低減することを目的としている。 この3つの主な貢献は、(i)このシナリオの最小サンプリングオーバーヘッドを決定すること、(ii)より小さなNME状態から構築された複合NME状態を使用する際のオーバーヘッドを分析すること、(iii)純NME状態で最適なサンプリングオーバーヘッドを達成するワイヤ切断技術を導入することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.89406056766725
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed quantum computing leverages the collective power of multiple quantum devices to perform computations exceeding the capabilities of individual quantum devices. A currently studied technique to enable this distributed approach is wire cutting, which decomposes a quantum circuit into smaller subcircuits by cutting their connecting wires. These subcircuits can then be executed on distributed devices, and their results are classically combined to reconstruct the original computation's result. However, wire cutting requires additional circuit executions to preserve result accuracy, with their number growing exponentially with each cut. Thus, minimizing this sampling overhead is crucial for reducing the total execution time. Employing shared non-maximally entangled (NME) states between distributed devices reduces this overhead for single wire cuts, moving closer to ideal teleportation with maximally entangled states. Extending this approach to jointly cutting multiple wires using NME states remained unexplored. Our paper addresses this gap by investigating the use of NME states for joint wire cuts, aiming to reduce the sampling overhead further. Our three main contributions include (i) determining the minimal sampling overhead for this scenario, (ii) analyzing the overhead when using composite NME states constructed from smaller NME states, and (iii) introducing a wire cutting technique that achieves the optimal sampling overhead with pure NME states, paving the way towards wire cutting with arbitrary NME states.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングは、複数の量子デバイスの集合的パワーを活用して、個々の量子デバイスの能力を超える計算を行う。 この分散アプローチを実現するための現在研究されている技術は、配線を切断することで量子回路を小さなサブ回路に分解するワイヤ切断である。 これらのサブ回路は分散デバイス上で実行でき、それらの結果を古典的に組み合わせて元の計算結果を再構築する。 しかし、ワイヤ切断は結果の正確性を維持するために追加の回路実行を必要とし、その数はカットごとに指数関数的に増加する。 したがって、このサンプリングオーバーヘッドを最小限に抑えることは、全体の実行時間を短縮するために重要である。 分散デバイス間での共有非最大エンタングルド(NME)状態の利用は、単一ワイヤカットのオーバーヘッドを低減し、最大エンタングルド状態による理想的なテレポーテーションに近づく。 このアプローチをNME状態を用いて複数ワイヤを共同切断するように拡張することは、まだ未検討のままである。 本論文は,NME 状態を用いた電線切断について検討し,サンプリングオーバーヘッドをさらに低減することを目的として,このギャップに対処するものである。 私たちの3つの主な貢献は i) このシナリオの最小限のサンプリングオーバーヘッドを決定する。 二 より小さいNME状態から構築した複合NME状態を用いた場合のオーバーヘッド解析及び 三 純NME状態での最適なサンプリングオーバーヘッドを達成し、任意のNME状態でのワイヤ切断への道を開く電線切断技術を導入する。

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