論文の概要: Scalable improvement of the generalized Toffoli gate realization using trapped-ion-based qutrits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.07758v1
- Date: Wed, 10 Jul 2024 15:34:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-11 16:02:46.536802
- Title: Scalable improvement of the generalized Toffoli gate realization using trapped-ion-based qutrits
- Title（参考訳）: トラップイオン系クォートを用いた一般化トフォリゲート実現のスケーラブル化
- Authors: Anastasiia S. Nikolaeva, Ilia V. Zalivako, Alexander S. Borisenko, Nikita V. Semenin, Kristina P. Galstyan, Andrey E. Korolkov, Evgeniy O. Kiktenko, Ksenia Yu. Khabarova, Ilya A. Semerikov, Aleksey K. Fedorov, Nikolay N. Kolachevsky,
- Abstract要約: トフォリゲートの直接実現には、2量子ゲートの数の禁止的な成長が必要か、またはアンシラ量子ビットを使用する必要がある。
ここでは、トラップイオンベースのデュアル型光マイクロ波量子ドットを用いたトフォリゲートの実現のスケーラブルな改善を実験的に実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.33017977520031
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An efficient implementation of the Toffoli gate is of conceptual importance for running various quantum algorithms, including Grover's search and Shor's integer factorization. However, direct realizations of the Toffoli gate require either a prohibitive growth of the number of two-qubit gates or using ancilla qubits, whereas both of these resources are limited in the current generation of noisy intermediate-scale quantum devices. Here we experimentally demonstrate a scalable improvement of the realization of the Toffoli gate using $^{171}$Yb$^{+}$ trapped-ion-based dual-type optic-microwave qutrits ($d=3$) for the cases of three-, four-qubit and five-qubit versions of the Toffoli gate. With the use of the Molmer-Sorensen gate as a basic two-particle operation, we compare the standard qubit decomposition with the qutrit approach, where upper levels are used as ancillas. The presented decomposition requires only global control of the ancilla levels, which simplifies experimental implementation of the proposed approach. We present an estimation of the scalable improvement of our approach in the case of multi-qubit gates. As we expect, by combining this approach with the leveraging qudits ($d\geq4$) as a set of qubits, our approach may lead to a more efficient realization of various quantum algorithms. With qutrit-based decomposition in Grover's search with three ions, we experimentally demonstrate the 10\% increase in the average algorithm performance.
- Abstract（参考訳）: Toffoliゲートの効率的な実装は、Groverの探索やShorの整数分解など、様々な量子アルゴリズムの実行において概念的に重要である。
しかし、トフォリゲートの直接実現には、2ビットゲートの数の禁止的な増加か、またはアンシラ量子ビットを使用するかが必要である。
ここでは, 3-, 4-qubit および 5-qubit のトフォリゲートの場合に対して, $^{171}$Yb$^{+}$capt-ion-based dual-type optic-microwave qutrits (d=3$) を用いてトフォリゲートの実現のスケーラブルな改善を実験的に示す。
モルマー・ソレンセンゲートを基本2粒子操作として, 標準クビット分解法と, 上層階をアンシラとして用いるクビット分解法を比較した。
提案手法では, アンシラレベルの大域的な制御しか必要とせず, 提案手法の実験的実装を単純化する。
マルチキュービットゲートの場合のアプローチのスケーラブルな改善を推定する。
予想通り、このアプローチを量子ビットの集合として活用すること(d\geq4$)と組み合わせることで、我々のアプローチは様々な量子アルゴリズムのより効率的な実現につながるかもしれない。
3つのイオンを用いたGroverの探索において、クォートをベースとした分解を行い、平均アルゴリズム性能の10%向上を実験的に実証した。
関連論文リスト
- Distributed Exact Generalized Grover's Algorithm [9.675088142486729]
本稿では,汎用探索問題の解法として,分散Exactized Grover's Algorithm (DEGGA)を提案する。
我々のアルゴリズムは、目標状態が100%$の理論的確率で精度を保証します。
我々の方法は合計$n$ qubitsを必要とし、補助的なqubitsは不要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-11T09:17:11Z) - Quantum control landscape for generation of $H$ and $T$ gates in an open
qubit with both coherent and environmental drive [57.70351255180495]
量子計算における重要な問題は、ハダマール (H$) や$pi/8$ (T$) のような単一量子ビットの量子ゲートの生成である。
ここでは、コヒーレント制御と環境を用いた$H$および$T$ゲートの最適生成の問題を、非コヒーレント制御によりキュービットに作用する資源として検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-05T09:05:27Z) - Generalized Toffoli gate decomposition using ququints: Towards realizing
Grover's algorithm with qudits [1.4732811715354455]
一般化されたトフォリゲートを5レベル量子系上に効率よく分解する。
この結果は、様々な物理プラットフォームに基づく量子プロセッサに適用できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-23T18:05:44Z) - Extensive characterization of a family of efficient three-qubit gates at
the coherence limit [0.4471952592011114]
2キュービット演算を同時に適用して3キュービットゲートを実装した。
我々は、新しいゲートを一度だけ適用することで、GHZ状態とW状態という2つの絡み合った状態を生成する。
ゲートとターゲット状態の忠実度に関する実験的および統計的誤差を解析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-06T19:42:29Z) - Decomposing the generalized Toffoli gate with qutrits [0.0]
任意の接続に2N-3$2量子ゲートを用いる一般化された$N$-qubit Toffoliゲートの分解法を提案する。
本稿では,量子演算をクォートでサポートするAspen-9プロセッサに対する提案手法の実現の青写真について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-29T13:20:21Z) - Software mitigation of coherent two-qubit gate errors [55.878249096379804]
2量子ゲートは量子コンピューティングの重要な構成要素である。
しかし、量子ビット間の不要な相互作用(いわゆる寄生ゲート)は、量子アプリケーションの性能を低下させる。
寄生性2ビットゲート誤差を軽減するための2つのソフトウェア手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-08T17:37:27Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Accurate methods for the analysis of strong-drive effects in parametric
gates [94.70553167084388]
正確な数値と摂動解析手法を用いて効率的にゲートパラメータを抽出する方法を示す。
我々は,$i$SWAP, Control-Z, CNOT など,異なる種類のゲートに対する最適操作条件を同定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-06T02:02:54Z) - QUANTIFY: A framework for resource analysis and design verification of
quantum circuits [69.43216268165402]
QUINTIFYは、量子回路の定量的解析のためのオープンソースのフレームワークである。
Google Cirqをベースにしており、Clifford+T回路を念頭に開発されている。
ベンチマークのため、QUINTIFYは量子メモリと量子演算回路を含む。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-21T15:36:25Z) - 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。