論文の概要: SWAP-less Implementation of Quantum Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10907v1
- Date: Tue, 20 Aug 2024 14:51:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-21 13:15:27.888045
- Title: SWAP-less Implementation of Quantum Algorithms
- Title（参考訳）: SWAPによる量子アルゴリズムの実装
- Authors: Berend Klaver, Stefan Rombouts, Michael Fellner, Anette Messinger, Kilian Ender, Katharina Ludwig, Wolfgang Lechner,
- Abstract要約: 本稿では,接続性に制限のあるデバイスにアルゴリズムを実装するために,パリティ量子情報のフローを追跡するフォーマリズムを提案する。
我々は、エンタングゲートが量子状態を操作するだけでなく、量子情報の伝達にも活用できるという事実を活用している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a formalism based on tracking the flow of parity quantum information to implement algorithms on devices with limited connectivity without qubit overhead, SWAP operations or shuttling. Instead, we leverage the fact that entangling gates not only manipulate quantum states but can also be exploited to transport quantum information. We demonstrate the effectiveness of this method by applying it to the quantum Fourier transform (QFT) and the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) with $n$ qubits. This improves upon all state-of-the-art implementations of the QFT on a linear nearest-neighbor architecture, resulting in a total circuit depth of ${5n-3}$ and requiring ${n^2-1}$ CNOT gates. For the QAOA, our method outperforms SWAP networks, which are currently the most efficient implementation of the QAOA on a linear architecture. We further demonstrate the potential to balance qubit count against circuit depth by implementing the QAOA on twice the number of qubits using bi-linear connectivity, which approximately halves the circuit depth.
- Abstract（参考訳）: クビットオーバーヘッドやSWAP操作,シャットリングを伴わない,接続性に制限のあるデバイスにアルゴリズムを実装するために,パリティ量子情報のフローを追跡するフォーマリズムを提案する。
代わりに、エンタングゲートが量子状態を操作するだけでなく、量子情報を伝達するために利用することもできるという事実を活用します。
量子フーリエ変換(QFT)と量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)に$n$ qubitsで適用することで,本手法の有効性を示す。
これにより、QFTの隣り合う線形アーキテクチャ上での最先端実装は改善され、回路深さは$5n-3}$となり、CNOTゲートは${n^2-1}$である。
QAOAでは,線形アーキテクチャ上でのQAOAの最も効率的な実装であるSWAPネットワークよりも優れている。
さらに、回路深さの約半分を占める双方向接続を用いて、QAOAを2倍の量子ビット数で実装することにより、回路深さに対する量子ビットカウントのバランスをとる可能性を示す。
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