論文の概要: CALA-$n$: A Quantum Library for Realizing Cost-Effective 2-, 3-, 4-, and 5-bit Gates on IBM Quantum Computers using Bloch Sphere Approach, Clifford+T Gates, and Layouts

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01025v1
• Date: Fri, 2 Aug 2024 05:50:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-05 14:26:49.214384
• Title: CALA-$n$: A Quantum Library for Realizing Cost-Effective 2-, 3-, 4-, and 5-bit Gates on IBM Quantum Computers using Bloch Sphere Approach, Clifford+T Gates, and Layouts
• Title（参考訳）: CALA-$n$:Bloch Sphere Approach, Clifford+T Gates, Layoutsを用いたIBM量子コンピュータ上のコスト効果2-, 3-, 4-, 5ビットゲートを実現する量子ライブラリ
• Authors: Ali Al-Bayaty, Xiaoyu Song, Marek Perkowski,
• Abstract要約: 我々は,Bloch球を用いて,コスト効率の良い$n$-bitゲートを2 le n le 5$ qubitsで実現するための新しい量子レイアウト対応手法を提案する。 様々な標準$n$-bitゲートを、生成したIBMネイティブゲートの最終的な数として、最終的な量子コストの文脈で検討し、評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8069913326395433
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a new quantum layout-aware approach to realize cost-effective $n$-bit gates using the Bloch sphere, for $2 \le n \le 5$ qubits. These $n$-bit gates are entirely constructed from the Clifford+T gates, in the approach of selecting sequences of rotations visualized on the Bloch sphere. This Bloch sphere approach ensures to match the quantum layout for synthesizing (transpiling) these $n$-bit gates into an IBM quantum computer. Various standard $n$-bit gates (Toffoli, Fredkin, etc.) and their operational equivalent of our proposed $n$-bit gates are examined and evaluated, in the context of the final quantum costs, as the final counts of generated IBM native gates. In this paper, we demonstrate that all our $n$-bit gates always have lower quantum costs than those of standard $n$-bit gates after transpilation. Hence, our Bloch sphere approach can be used to build a quantum library of various cost-effective $n$-bit gates for different layouts of IBM quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 我々は,Bloch球を用いた費用効率の良い$n$-bitゲートを実現するために,新しい量子レイアウトを意識したアプローチを,2ドル n \le 5$ qubits で導入する。 これらの$n$-bitゲートはクリフォード+Tゲートから完全に構成されており、ブロッホ球上で視覚化された回転列を選択するアプローチである。 このBloch sphereアプローチは、これらの$n$-bitゲートをIBM量子コンピュータに合成(変換)するための量子レイアウトを確実に一致させる。 各種標準$n$-bitゲート(Toffoli,Fredkinなど)と,提案した$n$-bitゲートの動作等価性について,最終量子コストの文脈で検討し,IBMネイティブゲートの最終的な数として評価した。 本稿では,すべての$n$-bitゲートが,トランスパイレーション後の標準$n$-bitゲートよりも量子コストが低いことを示す。 したがって、我々のBloch sphereアプローチは、IBM量子コンピュータの異なるレイアウトのための費用効率のよい$n$-bitゲートの量子ライブラリを構築するのに利用できる。

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