論文の概要: Qubit-count optimization using ZX-calculus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.10171v1
- Date: Sun, 14 Jul 2024 11:58:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 19:19:02.324917
- Title: Qubit-count optimization using ZX-calculus
- Title（参考訳）: ZX計算を用いた量子数最適化
- Authors: Vivien Vandaele,
- Abstract要約: 非クリフォードゲート数を保存しながら量子回路内の量子ビット数を最適化する方法を示す。
我々のアプローチの1つは、いくつかの$T$-countsで使用される手続きである、アダマール門のガジェット化を反転させることである。
また、この手法を用いて、量子回路における量子ビットの数をZX計算を中間表現として効率的に最適化する方法について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.129187821625805
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose several methods for optimizing the number of qubits in a quantum circuit while preserving the number of non-Clifford gates. One of our approaches consists in reversing, as much as possible, the gadgetization of Hadamard gates, which is a procedure used by some $T$-count optimizers to circumvent Hadamard gates at the expense of additional qubits. We prove the NP-hardness of this problem and we present an algorithm for solving it. We also propose a more general approach to optimize the number of qubits by showing how it relates to the problem of finding a minimal-width path-decomposition of the graph associated with a given ZX-diagram. This approach can be used to optimize the number of qubits for any computational model that can natively be depicted in ZX-calculus, such as the Pauli Fusion computational model which can represent lattice surgery operations. We also show how this method can be used to efficiently optimize the number of qubits in a quantum circuit by using the ZX-calculus as an intermediate representation.
- Abstract（参考訳）: 量子回路における量子ビットの数を最適化し,非クリフォードゲートの数を保存するためのいくつかの手法を提案する。
当社のアプローチの1つは、可能な限りアダマールゲートのガジェット化を反転させることである。これは、アダマールゲートを回避し、追加のキュービットを犠牲にするために、約$T$のオプティマイザが使用する手順である。
この問題のNP硬さを証明し,その解法を提案する。
また、与えられたZX-ダイアグラムに付随するグラフの最小幅パス分解を求める問題と、それがどのように関係しているかを示すことによって、量子ビットの数を最適化するより一般的なアプローチを提案する。
このアプローチは、格子手術操作を表現できるPauli Fusion計算モデルなど、ZX計算でネイティブに表現できる任意の計算モデルに対して、量子ビットの数を最適化するために使用することができる。
また、この手法を用いて、量子回路における量子ビットの数をZX計算を中間表現として効率的に最適化する方法について述べる。
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