論文の概要: Low-depth Quantum Circuit Decomposition of Multi-controlled Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.05162v1
- Date: Sat, 6 Jul 2024 19:42:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 20:58:28.698255
- Title: Low-depth Quantum Circuit Decomposition of Multi-controlled Gates
- Title（参考訳）: マルチコントロールゲートの低深さ量子回路分解
- Authors: Thiago Melo D. Azevedo, Jefferson D. S. Silva, Adenilton J. da Silva,
- Abstract要約: n-制御されたXゲートと1つのアシラとの最良の分解は、次数3の多対数深さの回路を生成する。
アンシラを1つ借りたn制御されたXゲートは、文献の中で最も短い回路深度を持つ。
公開リポジトリで提供される無償のオープンソースコードで、すべての結果を再現することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8520624117635328
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multi-controlled gates are fundamental components in the design of quantum algorithms, where efficient decompositions of these operators can enhance algorithm performance. The best asymptotic decomposition of an n-controlled X gate with one borrowed ancilla into single qubit and CNOT gates produces circuits with degree 3 polylogarithmic depth and employs a divide-and-conquer strategy. In this paper, we reduce the number of recursive calls in the divide-and-conquer algorithm and decrease the depth of n-controlled X gate decomposition to a degree of 2.799 polylogarithmic depth. With this optimized decomposition, we also reduce the depth of n-controlled SU(2) gates and approximate n-controlled U(2) gates. Decompositions described in this work achieve the lowest asymptotic depth reported in the literature. We also perform an optimization in the base of the recursive approach. Starting at 52 control qubits, the proposed n-controlled X gate with one borrowed ancilla has the shortest circuit depth in the literature. One can reproduce all the results with the freely available open-source code provided in a public repository.
- Abstract（参考訳）: マルチコントロールゲートは量子アルゴリズムの設計において基本的な要素であり、これらの演算子の効率的な分解によりアルゴリズム性能が向上する。
n-制御されたXゲートと1つのアンシラを1つの量子ビットに分解し、CNOTゲートは次数3の多対数深さの回路を生成する。
本稿では,分割・対数アルゴリズムにおける再帰呼び出しの回数を削減し,n-制御されたXゲート分解の深さを2.799の多対数深さに削減する。
この最適化された分解により、n 個の制御された SU(2) ゲートとn 個の制御された U(2) ゲートの深さも減少する。
この研究で記述された分解は、文献で報告された最も低い漸近深度を達成する。
また、再帰的アプローチの基盤として最適化を行う。
52個の制御量子ビットから始まり、1個のアンシラを持つn個の制御されたXゲートは、文献で最も短い回路深さを持つ。
公開リポジトリで提供される無償のオープンソースコードで、すべての結果を再現することができる。
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