論文の概要: Rise of conditionally clean ancillae for optimizing quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.17966v1
• Date: Thu, 25 Jul 2024 11:38:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-07-26 14:18:40.970553
• Title: Rise of conditionally clean ancillae for optimizing quantum circuits
• Title（参考訳）: 量子回路最適化のための条件付きクリーンアンシラの立ち上がり
• Authors: Tanuj Khattar, Craig Gidney,
• Abstract要約: 我々は、条件付きクリーンアンシラが量子回路設計キットの標準ツールになるべきだと主張している。 いくつかの回路構成のゲート数と深さを低減するために, 条件付きクリーンアンシラを用いている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06640389895742692
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We argue by example that conditionally clean ancillae, recently described by [NZS24], should become a standard tool in the quantum circuit design kit. We use conditionally clean ancillae to reduce the gate counts and depths of several circuit constructions. In particular, we present: (a) n-controlled NOT using 2n Toffolis and O(log n) depth given 2 clean ancillae. (b) n-qubit incrementer using 3n Toffolis given log*(n) clean ancillae. (c) n-qubit quantum-classical comparator using 3n Toffolis given log*(n) clean ancillae. (d) unary iteration over [0, N) using 2.5N Toffolis given 2 clean ancillae. (e) unary iteration via skew tree over [0, N) using 1.25 N Toffolis given n dirty ancillae. We also describe a technique for laddered toggle detection to replace clean ancillae with dirty ancillae in all our constructions with a 2x Toffoli overhead. Our constructions achieve the lowest gate counts to date with sublinear ancilla requirements and should be useful building blocks to optimize circuits in the low-qubit regime of Early Fault Tolerance.
• Abstract（参考訳）: 我々は、最近[NZS24]によって記述された条件付きクリーンアンシラが、量子回路設計キットの標準ツールとなることを例示して論じる。 いくつかの回路構成のゲート数と深さを低減するために, 条件付きクリーンアンシラを用いている。 特に, (a) 2n Toffolis と O(log n) の深さを2つのクリーンアンシラで制御したNOTについて述べる。 b) 3n Toffolis を用いた n-qubit インクリメント器は log*(n) クリーンアンシラを付与する。 (c)log*(n)クリーンアンシラを与えられた3n Toffolisを用いたn-量子ビット量子古典コンパレータ。 (d) 2.5Nトフォリスを用いた [0, N) 上の一様反復により, 2つのクリーンアンシラが得られた。 (e) n 個の汚れたアンシラを与えられた 1.25 N のトフォリスを用いて、[0, N) 上のスキューツリーを経由した一意的な反復。 また, クリーンアンシラを汚れたアンシラに置き換えるスラグ付きトグル検出技術について述べる。 提案手法は, サブリニアアンシラの要求により, 最下位のゲート数を実現し, 早期耐故障性の低量子状態の回路を最適化するためのビルディングブロックとして有用である。

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