論文の概要: EHands: Quantum Protocol for Polynomial Computation on Real-Valued Encoded States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15928v2
• Date: Mon, 06 Oct 2025 15:53:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 14:28:09.380562
• Title: EHands: Quantum Protocol for Polynomial Computation on Real-Valued Encoded States
• Title（参考訳）: EHands: Real-Valued Encoded States上での多項式計算のための量子プロトコル
• Authors: Jan Balewski, C. Pestano, Mercy G. Amankwah, E. Wes Bethel, Talita Perciano, Roel Van Beeumen,
• Abstract要約: 量子プロセッサ上に多変数変換を実装するための量子ネイティブプロトコルであるEHandsを提案する。 EHandsは初期状態で作成されたベクトル化された実数値入力を直接操作する。 このプロトコルの有効性は、IBMのヘロン級量子プロセッサの実験的検証によって実証される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08209843760716957
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present EHands, a quantum-native protocol for implementing multivariable polynomial transformations on quantum processors. The protocol introduces four fundamental, reversible operators: multiplication, addition, negation, and parity flip, and employs the Expectation Value ENcoding (EVEN) scheme to represent real numbers as quantum states. Unlike discretization or binary encoding methods, EHands operates directly on vectorized real-valued inputs prepared in the initial state and applies a shallow quantum circuit that depends only on the polynomial coefficients. The result is obtained from the expectation value measured on a single qubit, enabling efficient parallel evaluation of a polynomial across multiple data points using a single circuit. We introduce both a reversible implementation for degree-$d$ polynomials, requiring $3d$ qubits, and a non-reversible variant that uses qubit resets to reduce the requirements to $d+1$ qubits. Both implementations exhibit linear depth scaling in $d$ and are explicitly decomposed into one- and two-qubit gates for direct execution on current quantum processing units. The protocol's effectiveness is demonstrated through experimental validation on IBM's Heron-class quantum processors, showing reliable polynomial approximations of functions like ReLU and arctan.
• Abstract（参考訳）: 量子プロセッサ上に多変数多項式変換を実装するための量子ネイティブプロトコルであるEHandsを提案する。 このプロトコルは、乗法、加算、否定、パリティフリップの4つの基本的可逆演算子を導入し、実数を量子状態として表現するために期待値エンコーディング(EVEN)方式を採用している。 離散化法やバイナリ符号化法とは異なり、EHandsは初期状態で作成されたベクトル化された実数値入力を直接操作し、多項式係数のみに依存する浅い量子回路を適用する。 結果は、単一のキュービット上で測定された期待値から得られ、単一の回路を用いて複数のデータポイントにわたる多項式の効率的な並列評価を可能にする。 次数-d$多項式に対する可逆的実装は3d$ qubitsを必要とし、また、要求を$d+1$ qubitsに還元するためにqubitリセットを使用する非可逆的変形も導入する。 どちらの実装も$d$で線形深度スケーリングを示しており、現在の量子処理ユニットで直接実行するために、1ビットと2ビットのゲートに明示的に分解される。 このプロトコルの有効性は、IBMのヘロン級量子プロセッサの実験的検証によって実証され、ReLUやarctanといった関数の信頼性の高い多項式近似が示されている。

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