Fugu-MT 論文翻訳(概要): A Toffoli Gate Decomposition via Echoed Cross-Resonance Gates

論文の概要: A Toffoli Gate Decomposition via Echoed Cross-Resonance Gates

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.02222v1
Date: Sat, 04 Jan 2025 07:55:32 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2025-01-07 17:06:49.628452
Title: A Toffoli Gate Decomposition via Echoed Cross-Resonance Gates
Title（参考訳）: エコー共振ゲートによるトフォリゲート分解
Authors: M. AbuGhanem,
Abstract要約: 完全に機能的でスケーラブルな量子コンピュータは、科学研究、物質科学、化学、薬物発見など様々な分野を変革することができる。量子ハードウェアは、デコヒーレンス、ゲート不完全性、制限された量子ビット接続といった課題に直面している。本稿では,Echoed Cross-Resonance (ECR) ゲートを用いたトフォリゲートの新たな分解法を提案する。
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Abstract: Quantum computing has garnered significant interest for its potential to solve certain computational problems much faster than the best-known classical algorithms. A fully functional and scalable quantum computer could transform various fields such as scientific research, material science, chemistry, and drug discovery. However, in the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) era, quantum hardware faces challenges including decoherence, gate infidelity, and restricted qubit connectivity. Efficient implementation of multi-qubit gates is critical to advancing quantum computing, especially given the constraints of near-term quantum hardware, such as the absence of all-to-all qubit connectivity. Among these gates, the Toffoli gate (or CCNOT gate) plays a pivotal role in a wide range of quantum algorithms and error correction schemes. While various decomposition strategies have been proposed, they often assume idealized all-to-all connectivity, which is not available on most NISQ hardware. This paper introduces a novel decomposition of the Toffoli gate using Echoed Cross-Resonance (ECR) gates, a native operation for many superconducting qubit architectures, including IBM Quantum's hardware. By leveraging the inherent compatibility of ECR gates with superconducting qubit technology, this approach is intended to facilitate the implementation of the Toffoli gate, potentially reducing circuit depth and enhancing the efficiency of quantum circuits implementations on near-term quantum hardware.
Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、よく知られた古典的アルゴリズムよりもはるかに高速に特定の計算問題を解く可能性に対して大きな関心を集めている。完全に機能的でスケーラブルな量子コンピュータは、科学研究、物質科学、化学、薬物発見など様々な分野を変革することができる。しかし、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)時代には、量子ハードウェアはデコヒーレンス、ゲート不整合、制限された量子ビット接続といった課題に直面している。マルチキュービットゲートの効率的な実装は、特にオールツーオールキュービット接続の欠如など、短期量子ハードウェアの制約を考えると、量子コンピューティングの進歩に不可欠である。これらのゲートのうち、トフォリゲート(CCNOTゲート)は幅広い量子アルゴリズムと誤り訂正スキームにおいて重要な役割を果たす。様々な分解戦略が提案されているが、ほとんどのNISQハードウェアでは利用できない、理想化されたオール・ツー・オール接続を想定していることが多い。本稿では,IBM Quantum のハードウェアを含む多くの超伝導量子ビットアーキテクチャのネイティブ操作である Echoed Cross-Resonance (ECR) ゲートを用いた Toffoli ゲートの新たな分解法を提案する。 ECRゲートと超伝導量子ビット技術との固有の互換性を活用することで、トフォリゲートの実装を容易にし、回路深さを減らし、短期量子ハードウェア上での量子回路実装の効率を高めることを目的としている。

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