論文の概要: Implementing multi-controlled X gates using the quantum Fourier transform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18024v1
• Date: Thu, 25 Jul 2024 13:22:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 13:58:54.111489
• Title: Implementing multi-controlled X gates using the quantum Fourier transform
• Title（参考訳）: 量子フーリエ変換を用いたマルチコントロールXゲートの実装
• Authors: Vladimir V. Arsoski,
• Abstract要約: 本稿では,多くの複雑な量子ゲートの実装において,量子演算に基づくアプローチを効果的に利用する方法を示す。 回路の深さがわずか数個のアシラ量子ビットで大幅に低減されることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing has the potential to solve many complex algorithms in the domains of optimization, arithmetics, structural search, financial risk analysis, machine learning, image processing, and others. Quantum circuits built to implement these algorithms usually require multi-controlled gates as fundamental building blocks, where the multi-controlled Toffoli stands out as the primary example. For implementation in quantum hardware, these gates should be decomposed into many elementary gates, which results in a large depth of the final quantum circuit. However, even moderately deep quantum circuits have low fidelity due to decoherence effects and, thus, may return an almost perfectly uniform distribution of the output results. This paper proposes a different approach for efficient cost multi-controlled gates implementation using the quantum Fourier transform. We show how the depth of the circuit can be significantly reduced using only a few ancilla qubits, making our approach viable for application to noisy intermediate-scale quantum computers. This quantum arithmetic-based approach can be efficiently used to implement many complex quantum gates.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、最適化、算術、構造探索、財務リスク分析、機械学習、画像処理などの分野において、多くの複雑なアルゴリズムを解く可能性がある。 これらのアルゴリズムを実装するために構築された量子回路は、通常、マルチコントロールゲートを基本構成ブロックとして要求する。 量子ハードウェアの実装には、これらのゲートを多くの基本ゲートに分解する必要がある。 しかし、中程度に深い量子回路でさえ、デコヒーレンス効果による忠実度が低いため、出力結果のほぼ完全に均一な分布を返すことができる。 本稿では,量子フーリエ変換を用いた高効率なマルチコントロールゲートの実装法を提案する。 回路の深さがわずか数ビットのアンシラ量子ビットで大幅に低減できることを示し、ノイズの多い中間スケール量子コンピュータに適用可能なアプローチを示す。 この量子演算に基づくアプローチは、多くの複雑な量子ゲートを実装するのに効果的に利用できる。

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