論文の概要: Co-designed Quantum Discrete Adiabatic Linear System Solver Via Dynamic Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.24626v1
- Date: Fri, 30 May 2025 14:18:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-02 19:47:52.993068
- Title: Co-designed Quantum Discrete Adiabatic Linear System Solver Via Dynamic Circuits
- Title（参考訳）: 動的回路を用いた共設計量子離散Adiabatic Linear Systemソルバー
- Authors: Boxuan Ai, Shuo He, Xiang Zhao, Lin Yang, Guozhen Liu, Pengfei Gao, Hongbao Liu, Tao Tang, Jiecheng Yang, Jie Wu,
- Abstract要約: 既存の量子離散的断熱的アプローチは、進化段階の数とともに線形に増加する回路深さによって妨げられる。
本稿では,動的回路機能とリアルタイムな古典処理を統合した協調設計フレームワークを提案する。
我々の解法は、現実的な雑音モデルの下でも、80パーセント以上の解の忠実さを維持しながら、過去の奥行き制限を克服することに成功している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.107851477798627
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Existing quantum discrete adiabatic approaches are hindered by circuit depth that increases linearly with the number of evolution steps, a significant challenge for current quantum hardware with limited coherence times. To address this, we propose a co-designed framework that synergistically integrates dynamic circuit capabilities with real-time classical processing. This framework reformulates the quantum adiabatic evolution into discrete, dynamically adjustable segments. The unitary operator for each segment is optimized on-the-fly using classical computation, and circuit multiplexing techniques are leveraged to reduce the overall circuit depth scaling from \(O(\text{steps}\times\text{depth}(U))\) to \(O(\text{depth}(U))\). We implement and benchmark a quantum discrete adiabatic linear solver based on this framework for linear systems of \(W \in {2,4,8,16}\) dimensions with condition numbers \(\kappa \in {10,20,30,40,50}\). Our solver successfully overcomes previous depth limitations, maintaining over \(80\%\) solution fidelity even under realistic noise models. Key algorithmic optimizations contributing to this performance include a first-order approximation of the discrete evolution operator, a tailored dynamic circuit design exploiting real-imaginary component separation, and noise-resilient post-processing techniques.
- Abstract（参考訳）: 既存の量子離散的断熱的アプローチは、進化段階の数とともに線形に増加する回路深さによって妨げられ、コヒーレンス時間に制限のある現在の量子ハードウェアにとって重要な課題である。
そこで本稿では,動的回路機能とリアルタイムな古典処理を相乗的に統合するフレームワークを提案する。
この枠組みは、量子アディバティック進化を離散的、動的に調節可能なセグメントに再構成する。
各セグメントのユニタリ演算子は、古典計算を用いてオンザフライで最適化され、回路多重化技術を利用して、全体の回路深さのスケーリングを \(O(\text{steps}\times\text{depth}(U))\) から \(O(\text{depth}(U))\) に削減する。
本稿では,この枠組みを,条件数 \(\kappa \in {10,20,30,40,50}\) の線形系に対する量子離散的断熱線形解法の実装とベンチマークを行う。
我々の解法は, 現実的な雑音モデルの下でも, 解の忠実度を80 %以上維持し, 過去の深度制限を克服することに成功した。
この性能に寄与するアルゴリズムの主な最適化には、離散進化演算子の1次近似、実像成分分離を利用した調整された動的回路設計、ノイズ耐性後処理技術などがある。
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