論文の概要: Dynamical weight reduction of Pauli measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12527v1
• Date: Wed, 16 Oct 2024 13:03:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-17 13:41:53.226061
• Title: Dynamical weight reduction of Pauli measurements
• Title（参考訳）: パウリ測定の動的軽量化
• Authors: Julio C. Magdalena de la Fuente,
• Abstract要約: 我々は,高重量パウリ測定をより小さな重量の一連の測定に分解する動的重量減少(DWR)スキームを定式化した。 一定の時間または一定の空間オーバーヘッドを達成する3つの例を強調します。 本研究は,ZXダイアグラムの変形を用いた低ウェイト測定で測定回路をコンパイルする際の柔軟性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Many routines that one might want to run on a quantum computer can benefit from adaptive circuits, relying on mid-circuit measurements and feed-forward operations. Any such measurement has to be compiled into a sequence of elementary gates involving only a small number of qubits. In this work, we formalize dynamical weight reduction (DWR) schemes in which a high-weight Pauli measurement is decomposed into a sequence of measurements of smaller weight at the cost of adding additional auxiliary qubits. We first present our main method, deforming a ZX diagram that represents the measurement we want to compile. We then construct a general recipe that constructs a DWR on a given connectivity whenever the underlying connectivity graph fulfills certain necessary conditions. Further, we construct a family of DWR schemes using a given number of auxiliary qubits with indications that the schemes we present are optimal in terms of spacetime resource overheads needed for a DWR. We highlight three examples that achieve a constant time or a constant space overhead, respectively. Finally, we discuss different trade-offs of space and time overhead and how they might be chosen differently on different levels of abstraction within a (fault-tolerant) quantum computation. This work showcases the flexibility in compiling a measurement circuit in terms of lower-weight measurements using deformations of ZX diagrams and can find applications in quantum error correction, quantum simulation as well as near-term quantum computing tasks where the quality of a computation highly depends on the physical implementation of a given logical operation.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上で実行したい多くのルーチンは、中間回路の測定とフィードフォワード操作に依存する適応回路の恩恵を受けることができる。 そのような測定は、ごく少数の量子ビットを含む基本ゲートの列にまとめる必要がある。 本研究では,高重量パウリ測定を補助量子ビットの追加コストで,より小さな重量の測定列に分解する動的重量減少(DWR)スキームを定式化する。 まず、コンパイルしたい測定値を表すZXダイアグラムをデフォーミングする。 次に、基礎となる接続グラフが特定の必要条件を満たすたびに、所定の接続上にDWRを構成する一般的なレシピを構築する。 さらに、DWRに必要な時空リソースオーバーヘッドの観点から、提案するスキームが最適であることを示すために、所定の数の補助量子ビットを用いてDWRスキームの族を構築する。 一定時間または一定空間のオーバーヘッドを達成する3つの例を取り上げる。 最後に、空間と時間オーバーヘッドの異なるトレードオフと、(フォールトトレラントな)量子計算において異なるレベルの抽象化でどのように選択されるかについて議論する。 この研究は、ZX図の変形を用いた低ウェイトな測定で測定回路をコンパイルする柔軟性を示し、量子エラー補正、量子シミュレーション、および計算の質が与えられた論理演算の物理的実装に大きく依存する短期量子コンピューティングタスクにおける応用を見出すことができる。

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