論文の概要: Reducing Circuit Depth in Quantum State Preparation for Quantum Simulation Using Measurements and Feedforward

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.02929v1
• Date: Mon, 06 Jan 2025 11:08:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 17:06:44.644235
• Title: Reducing Circuit Depth in Quantum State Preparation for Quantum Simulation Using Measurements and Feedforward
• Title（参考訳）: 測定とフィードフォワードを用いた量子シミュレーションのための量子状態調製における回路深さの低減
• Authors: Hyeonjun Yeo, Ha Eum Kim, IlKwon Sohn, Kabgyun Jeong,
• Abstract要約: 中間回路の測定とフィードフォワードは、量子回路の深さを著しく減少させることが示されている。 本稿では,幅の増大を犠牲にして,量子回路の深さを低減する並列化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Reducing circuit depth and identifying an optimal trade-off between circuit depth and width is crucial for successful quantum computation. In this context, mid-circuit measurement and feedforward have been shown to significantly reduce the depth of quantum circuits, particularly in implementing logical gates. By leveraging these techniques, we propose several parallelization strategies that reduce quantum circuit depth at the expense of increasing width in preparing various quantum states relevant to quantum simulation. With measurements and feedforward, we demonstrate that utilizing unary encoding as a bridge between two quantum states substantially reduces the circuit depth required for preparing quantum states, such as sparse quantum states and sums of Slater determinants within the first quantization framework, while maintaining an efficient circuit width. Additionally, we show that a coordinate Bethe ansatz, characterized by its high degree of freedom in its phase, can be probabilistically prepared in a constant-depth quantum circuit using measurements and feedforward. We anticipate that our study will contribute to the reduction of circuit depth in initial state preparation, particularly for quantum simulation, which is a critical step toward achieving quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 回路深さの低減と回路深さと幅の最適トレードオフの同定は、量子計算の成功に不可欠である。 この文脈では、特に論理ゲートの実装において、中間回路の測定とフィードフォワードが量子回路の深さを著しく減少させることが示されている。 これらの手法を利用することで、量子シミュレーションに関連する様々な量子状態を作成する際の幅の増大を犠牲にして、量子回路の深さを減少させる並列化戦略を提案する。 測定とフィードフォワードにより、2つの量子状態間のブリッジとしてのユニタリ符号化を利用することで、第1量子化フレームワーク内でスパース量子状態やスレーター行列式の和などの量子状態を作成するのに必要な回路深さを著しく低減し、かつ効率的な回路幅を維持することを実証する。 さらに,その位相自由度を特徴とする座標Bethe ansatzが,測定値とフィードフォワードを用いて一定の深さの量子回路で確率的に生成可能であることを示す。 我々の研究は、初期状態の準備における回路深さの減少、特に量子的優位性を達成するための重要なステップである量子シミュレーションに寄与すると予想している。

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