論文の概要: Robust Implementation of Discrete-time Quantum Walks in Any Finite-dimensional Quantum System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00530v2
- Date: Sat, 3 Aug 2024 08:08:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 12:36:51.837296
- Title: Robust Implementation of Discrete-time Quantum Walks in Any Finite-dimensional Quantum System
- Title（参考訳）: 有限次元量子システムにおける離散時間量子ウォークのロバスト実装
- Authors: Biswayan Nandi, Sandipan Singha, Ankan Datta, Amit Saha, Amlan Chakrabarti,
- Abstract要約: 離散時間量子ウォーク(DTQW)は、回路実装に最も適した選択の1つである。
本稿では,ゲート数および回路深さに関する回路コストを半減することに成功した。
提案手法の工学的卓越性には、近似効率を持つ任意の有限次元量子系にDTQWを実装している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.646968944595457
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Research has shown that quantum walks can accelerate certain quantum algorithms and act as a universal paradigm for quantum processing. The discrete-time quantum walk (DTQW) model, owing to its discrete nature, stands out as one of the most suitable choices for circuit implementation. Nevertheless, most current implementations are characterized by extensive, multi-layered quantum circuits, leading to higher computational expenses and a notable decrease in the number of confidently executable time steps on current quantum computers. Since quantum computers are not scalable enough in this NISQ era, we also must confine ourselves to the ancilla-free frontier zone. Therefore, in this paper, we have successfully cut down the circuit cost concerning gate count and circuit depth by half through our proposed methodology in qubit systems as compared to the state-of-the-art increment-decrement approach. Furthermore, for the engineering excellence of our proposed approach, we implement DTQW in any finite-dimensional quantum system with akin efficiency. To ensure an efficient implementation of quantum walks without requiring ancilla, we have incorporated an intermediate qudit technique for decomposing multi-qubit gates. Experimental outcomes hold significance far beyond the realm of just a few time steps, laying the groundwork for dependable implementation and utilization on quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子ウォークは特定の量子アルゴリズムを加速し、量子処理の普遍的なパラダイムとして機能することを示した。
離散時間量子ウォーク(DTQW)モデルは、その離散性から、回路実装において最も適した選択肢の1つである。
しかしながら、現在の実装のほとんどは多層量子回路が特徴であり、計算コストが増加し、現在の量子コンピュータ上での信頼性の高い実行時間ステップの数が顕著に減少する。
NISQ時代には量子コンピュータは十分にスケーラブルではないので、我々はまた、アンシラフリーフロンティアゾーンに閉じこめなければならない。
そこで本研究では, 量子ビットシステムにおける提案手法を用いて, ゲート数および回路深さに関する回路コストを, 最先端のインクリメント・デクリメント・アプローチと比較して半分削減することに成功している。
さらに,提案手法の工学的卓越性に対して,アキン効率の有限次元量子系にDTQWを実装した。
アンシラを必要とせずに効率的に量子ウォークを実装できるようにするため,マルチキュービットゲートを分解するための中間Qudit手法を取り入れた。
実験の結果は、ほんの数ステップの領域を超えて重要であり、量子コンピュータへの信頼性のある実装と利用の基礎を築いた。
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