論文の概要: Efficient Classical Processing of Constant-Depth Time Evolution Circuits in Control Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.12765v2
• Date: Wed, 30 Jul 2025 17:27:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 14:05:51.357956
• Title: Efficient Classical Processing of Constant-Depth Time Evolution Circuits in Control Hardware
• Title（参考訳）: 制御ハードウェアにおける定深時間進化回路の効率的な古典処理
• Authors: Akhil Francis, Abhi D. Rajagopala, Norm M. Tubman, Katherine Klymko, Kasra Nowrouzi,
• Abstract要約: この研究は、量子システムの動的特性を計算するためのハードウェア支援パラメタライズド回路実行(PCE)により、古典的な処理時間を短縮することに焦点を当てている。 逆場XY(最大6サイト)とハイゼンベルクスピンモデル(最大3サイト)のスピン-スピン相関関数に対してこれを実装し、標準コンパイル法と比較して実行時の最大50%の減少を観測した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Improving quantum algorithms run-time performance involves several strategies such as reducing the quantum gate counts, decreasing the number of measurements, advancement in QPU technology for faster gate operations, or optimizing the classical processing. This work focuses on the latter, specifically reducing classical processing and compilation time via hardware-assisted parameterized circuit execution (PCE) for computing dynamical properties of quantum systems. PCE was previously validated for QCVV protocols, which leverages structural circuit equivalencies. We demonstrate the applicability of this approach to computing dynamical properties of quantum many-body systems using structurally equivalent time evolution circuits, specifically calculating correlation functions of spin models using constant-depth circuits generated via Cartan decomposition. Implementing this for spin-spin correlation functions in Transverse field XY (up to 6-sites) and Heisenberg spin models (up to 3-sites), we observed a run-time reduction of up to 50\% compared to standard compilation methods. This highlights the adaptability of time-evolution circuit with hardware-assisted PCE to potentially mitigate the classical bottlenecks in near-term quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムのランタイム性能の改善には、量子ゲート数の削減、測定回数の削減、より高速なゲート操作のためのQPU技術の進歩、古典的な処理の最適化など、いくつかの戦略が含まれる。 本研究は、量子システムの動的特性を計算するためのハードウェア支援パラメータ化回路実行(PCE)により、古典的な処理とコンパイル時間を短縮することに焦点を当てる。 PCEは以前、構造回路の等価性を利用するQCVVプロトコルで検証されていた。 構造的に等価な時間進化回路を用いて量子多体系の動的特性を計算し、特にカルタン分解によって生成される定数深度回路を用いてスピンモデルの相関関数を計算した。 横フィールドXY(最大6サイト)とハイゼンベルクスピンモデル(最大3サイト)のスピン-スピン相関関数に対してこれを実装し、標準コンパイル法と比較してランタイムの最大50倍の減少を観測した。 これは、ハードウェア支援PCEによる時間進化回路の適応性を強調し、短期量子アルゴリズムにおける古典的なボトルネックを軽減する。

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