論文の概要: Cost-Effective Realization of n-Bit Toffoli Gates for IBM Quantum Computers Using the Bloch Sphere Approach and IBM Native Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.13104v1
• Date: Thu, 17 Oct 2024 00:29:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-18 13:18:23.884622
• Title: Cost-Effective Realization of n-Bit Toffoli Gates for IBM Quantum Computers Using the Bloch Sphere Approach and IBM Native Gates
• Title（参考訳）: ブロッホ球アプローチとIBMネイティブゲートを用いたIBM量子コンピュータ用nビットトフォリゲートのコスト効果実現
• Authors: Ali Al-Bayaty, Marek Perkowski,
• Abstract要約: コスト効率の良いnビットトフォリゲートが提案され、IBM量子コンピュータのレイアウト(線形、Tライク、Iライク)とnビットの物理量子ビット数に基づいて実現される(あるいはトランスパイルされる)。 レイアウトを意識したnビットトフォリゲートは、ブロッホ球の視覚的アプローチを用いて設計されている。 トランスパイル後、提案したレイアウト対応のnビットトフォリゲートは、従来のnビットトフォリゲートよりもはるかに低いトランスパイル量子コストを持つ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: A cost-effective n-bit Toffoli gate is proposed to be realized (or transpiled) based on the layouts (linear, T-like, and I-like) and the number of n physical qubits for IBM quantum computers. This proposed gate is termed the "layout-aware n-bit Toffoli gate". The layout-aware n-bit Toffoli gate is designed using the visual approach of the Bloch sphere, from the visual representations of the rotational quantum operations for IBM native gates. In this paper, we also proposed a new formula for the quantum cost, which calculates the total number of native gates, the crossing connections, and the depth of the final transpiled quantum circuit. This formula is termed the "transpilation quantum cost". After transpilation, our proposed layout-aware n-bit Toffoli gate always has a much lower transpilation quantum cost than that of the conventional n-bit Toffoli gate, where 3 <= n <= 7 qubits, for different IBM quantum computers.
• Abstract（参考訳）: コスト効率の良いnビットトフォリゲートが提案され、IBM量子コンピュータのレイアウト(線形、Tライク、Iライク)とnビットの物理量子ビット数に基づいて実現される(あるいはトランスパイルされる)。 この提案されたゲートは、"layout-aware n-bit Toffoli gate"と呼ばれている。 レイアウトを意識したnビットトフォリゲートは、IBMネイティブゲートの回転量子演算の視覚的表現からブロッホ球の視覚的アプローチを用いて設計されている。 また,本論文では,ネイティブゲートの総数,交差接続数,最終的な量子回路の深さを計算し,量子コストの新たな式を提案する。 この公式は「透過量子コスト」と呼ばれる。 トランスパイル後、我々の提案したレイアウト対応のnビットトフォリゲートは、IBMの異なる量子コンピュータに対して3 <= n <= 7 キュービットである従来の nビットトフォリゲートよりもはるかに低いトランスパイル量子コストを持つ。

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