論文の概要: Utilizing redundancies in Qubit Hilbert Space to reduce entangling gate counts in the Unitary Vibrational Coupled-Cluster Method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03955v1
• Date: Thu, 05 Dec 2024 08:07:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-06 14:39:36.119177
• Title: Utilizing redundancies in Qubit Hilbert Space to reduce entangling gate counts in the Unitary Vibrational Coupled-Cluster Method
• Title（参考訳）: 単位振動結合クラスタ法におけるクビットヒルベルト空間の冗長性を利用したエンタングゲート数削減
• Authors: Michal Szczepanik, Emil Zak,
• Abstract要約: 単振動結合クラスター法による新しい状態調製法を提案する。 トロッター化UVCCアンサッツで必要とされる量子ビット制御の半分を除去することにより,エンタングゲート数の50%を理論的に削減できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We present a new method for state preparation using the Unitary Vibrational Coupled-Cluster (UVCC) technique. Our approach utilizes redundancies in the Hilbert space in the direct mapping of vibrational modes into qubits. By eliminating half of the qubit controls required in the Trotterized UVCC ansatz, our method achieves up to a 50% theoretical reduction in the entangling gate count compared to other methods and up to a 28% reduction compared practically useful approaches. This improvement enhances the fidelity of UVCC state preparation, enabling more efficient and earlier implementation of complex quantum vibrational structure calculations on near-term quantum devices. We experimentally demonstrate our method on Quantinuum's H1-1 quantum hardware, achieving significantly higher fidelities for 6- and 8-qubit systems compared to existing implementations. For fault-tolerant architectures, eliminating half of the control qubits in multi-controlled rotations incurs an additional Toffoli gate overhead elsewhere in the circuit. Thus, the overall performance gain depends on the specific decomposition method used for multi-controlled gates.
• Abstract（参考訳）: 単位振動結合クラスター法(UVCC)を用いた新しい状態調製法を提案する。 この手法はヒルベルト空間の冗長性を利用して振動モードの量子ビットへの直接写像を行う。 UVCCアンサッツで要求される量子ビット制御の半分を除去することにより、本手法は他の方法と比較してエンタングゲート数の50%まで理論的に減少し、実用的に有用なアプローチと比較して最大28%まで削減できる。 この改良により、UVCC状態の準備の忠実性が向上し、短期量子デバイス上での複雑な量子振動構造計算をより効率的に、より早く実装することができる。 提案手法をQuantinuumのH1-1量子ハードウェア上で実験的に実証し,既存の実装と比較して,6ビットおよび8ビット系の忠実度が著しく向上した。 フォールトトレラントアーキテクチャでは、マルチコントロールローテーションにおける制御キュービットの半分の除去は、回路の他の部分でトフォリゲートのオーバヘッドを発生させる。 このように、全体的な性能向上は、マルチコントロールゲートで使用される特定の分解方法に依存する。

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