論文の概要: Realization of Conditional Operations through Transition Pathway Engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06687v2
- Date: Thu, 11 Jul 2024 02:24:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-12 11:44:36.277106
- Title: Realization of Conditional Operations through Transition Pathway Engineering
- Title(参考訳): 遷移経路工学による条件付き運転の実現
- Authors: Sheng Zhang, Peng Duan, Yun-Jie Wang, Tian-Le Wang, Peng Wang, Ren-Ze Zhao, Xiao-Yan Yang, Ze-An Zhao, Liang-Liang Guo, Yong Chen, Hai-Feng Zhang, Lei Du, Hao-Ran Tao, Zhi-Fei Li, Yuan Wu, Zhi-Long Jia, Wei-Cheng Kong, Zhao-Yun Chen, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: 状態選択型遷移経路工学に基づく遷移複合ゲート(TCG)方式を提案する。
回路圧縮の能力を実証するために、TGスキームを用いて3量子グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー(GHZ)およびW状態を作成し、その忠実度は96.77%と95.72%である。
TCGスキームは特定の量子回路の利点を示し、大規模量子アルゴリズムに大きな可能性を示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.289258466005991
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the NISQ era, achieving large-scale quantum computing demands compact circuits to mitigate decoherence and gate error accumulation. Quantum operations with diverse degrees of freedom hold promise for circuit compression, but conventional approaches encounter challenges in simultaneously adjusting multiple parameters. Here, we propose a transition composite gate (TCG) scheme grounded on state-selective transition path engineering, enabling more expressive conditional operations. We experimentally validate a controlled unitary (CU) gate as an example, with independent and continuous parameters. By adjusting the parameters of $\rm X^{12}$ gate, we obtain the CU family with a fidelity range of 95.2% to 99.0% leveraging quantum process tomography (QPT). To demonstrate the capability of circuit compression, we use TCG scheme to prepare 3-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) and W states, with the fidelity of 96.77% and 95.72%. TCG can achieve the reduction in circuit depth of about 40% and 44% compared with the use of CZ gates only. Moreover, we show that short-path TCG (SPTCG) can further reduce the state-preparation circuit time cost. The TCG scheme exhibits advantages in certain quantum circuits and shows significant potential for large-scale quantum algorithms.
- Abstract(参考訳): NISQ時代、大規模な量子コンピューティングを実現するためには、デコヒーレンスとゲートエラーの蓄積を緩和するためにコンパクトな回路が必要である。
様々な自由度を持つ量子演算は回路圧縮を約束するが、従来の手法は複数のパラメータを同時に調整する際の課題に直面する。
本稿では,状態選択型遷移経路工学に基づく遷移複合ゲート(TCG)方式を提案する。
制御ユニタリゲート(CU)を独立パラメータと連続パラメータで実験的に検証する。
$\rm X^{12}$ gate のパラメータを調整することで、量子プロセストモグラフィ(QPT)を利用した95.2%から99.0%の範囲のCUファミリーが得られる。
回路圧縮の能力を実証するために、TGスキームを用いて3量子グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー(GHZ)およびW状態を作成し、その忠実度は96.77%と95.72%である。
TCGはCZゲートのみを使用する場合に比べて回路深さが約40%から44%減少する。
さらに,ショートパスTCG(SPTCG)により,状態調整回路の時間コストをさらに削減できることを示す。
TCGスキームは特定の量子回路の利点を示し、大規模量子アルゴリズムに大きな可能性を示す。
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