論文の概要: Approximate Quantum Circuit Synthesis for Diagonal Unitary

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.01869v1
• Date: Mon, 02 Dec 2024 08:54:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 15:43:50.630669
• Title: Approximate Quantum Circuit Synthesis for Diagonal Unitary
• Title（参考訳）: 対角ユニタリのための近似量子回路合成
• Authors: Wenqi Zhang, Jinyang Liu, Zixiang Zhou, Shuai Yang,
• Abstract要約: 対角ユニタリ合成は、量子回路合成問題において重要な役割を果たす。 本稿では,特定の量子リソース制限に基づいて対角的なユニタリ実装を設計するための量子回路合成アルゴリズムを提案する。 我々のアルゴリズムは、通常のラップトップ上で最大15キュービットの量子回路に対して対角ユニタリを合成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.973412320107673
• License:
• Abstract: The quantum circuit synthesis problem bridges quantum algorithm design and quantum hardware implementation in the Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era. In quantum circuit synthesis problems, diagonal unitary synthesis plays a crucial role due to its fundamental and versatile nature. Meanwhile, experimental results have shown that moderately approximating the original algorithm to conserve quantum resources can improve the fidelity of algorithms during quantum execution. Building on this insight, we propose a quantum circuit synthesis algorithm to design diagonal unitary implementations based on specified quantum resource limits. Our algorithm can synthesize diagonal unitary for quantum circuits with up to 15 qubits on an ordinary laptop. In algorithm efficiency, synthesizing an n-qubit unitary matrix with an exact algorithm requires $2^n$ CNOT gates as a baseline. Within the algorithm error $\varepsilon $ range of interest (0\%-12\%), our algorithm achieves a $3.2\varepsilon $ reduction in CNOT gates on average. In runtime, the algorithm efficiently performs, synthesizing 12-qubit diagonal unitary in an average of 6.57 seconds and 15-qubit in approximately 561.71 seconds.
• Abstract（参考訳）: 量子回路合成問題は、ノイズ中間スケール量子(NISQ)時代の量子アルゴリズム設計と量子ハードウェア実装を橋渡しする。 量子回路合成問題において、対角ユニタリ合成はその基本的かつ汎用的な性質のために重要な役割を果たす。 一方、実験結果から、元のアルゴリズムを適度に近似して量子資源を保存することで、量子実行時のアルゴリズムの忠実性を向上させることが示されている。 この知見に基づいて,特定の量子リソース制限に基づいて対角的なユニタリ実装を設計するための量子回路合成アルゴリズムを提案する。 我々のアルゴリズムは、通常のラップトップ上で最大15キュービットの量子回路に対して対角ユニタリを合成することができる。 アルゴリズム効率では、正確なアルゴリズムでnビットのユニタリ行列を合成するには、ベースラインとして2^n$CNOTゲートが必要である。 アルゴリズム誤差$\varepsilon $ range of interest (0\%-12\%) の中で、我々のアルゴリズムは平均してCNOTゲートの3.2\varepsilon $ reductionを達成している。 実行時、12量子対角ユニタリを平均6.57秒、15量子を約61.71秒で効率的に合成する。

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