論文の概要: Shallow-depth GHZ state generation on NISQ devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.19145v1
• Date: Fri, 25 Jul 2025 10:33:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.924444
• Title: Shallow-depth GHZ state generation on NISQ devices
• Title（参考訳）: NISQデバイス上での浅深GHZ状態生成
• Authors: S. Siddardha Chelluri, Stephan Schuster, Sumeet, Riccardo Roma,
• Abstract要約: 我々は、IBMとGoogleのチップアーキテクチャにインスパイアされた様々な接続グラフにわたるGHZ状態の準備について検討する。 提案手法は,NISQデバイス上でのGHZ状態の生成にキュービット接続制約を利用するための計測ベースのプロトコルである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we focus on GHZ state generation under the practical constraint of limited qubit connectivity, a hallmark of current NISQ hardware. We study the GHZ state preparation across different connectivity graphs inspired by IBM and Google chip architectures, as well as random graphs that reflect distributed quantum systems. Our approach is a measurement-based protocol designed to utilize qubit connectivity constraints for the generation of GHZ states on NISQ devices. We benchmark this against a tailored version of state-of-the-art unitary-based protocols, also incorporating physical connectivity limitations. To evaluate the performance of the protocols under realistic conditions, we conducted implementations on the IBM Eagle r3 chip. Additionally, to explore near-term scalability, we performed simulations across a range of graph sizes and connectivity configurations, assessing performance based on circuit depth, the number of two-qubit gates, and measurement overhead. We observe a trade-off between the two protocols across different figures of merit. For current state-of-the-art NISQ architectures, the unitary-based protocol is more suitable, as it avoids mid-circuit measurements and classical feedforward. However, the measurement-based protocol is expected to become more advantageous in the future with more error-resilient quantum devices, owing to its reduced circuit depth and consequently shorter execution times. In both settings, our proposed method provides an efficient means of leveraging the topology of qubit connections available on a given device.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,現在のNISQハードウェアの目玉である限定量子ビット接続の実用的制約下でのGHZ状態生成に着目した。 我々は、IBMやGoogleのチップアーキテクチャにインスパイアされたさまざまな接続グラフと、分散量子システムを反映するランダムグラフにまたがるGHZ状態の準備について検討する。 提案手法は,NISQデバイス上でのGHZ状態の生成にキュービット接続制約を利用するための計測ベースのプロトコルである。 我々は、物理接続制限を組み込んだ最先端のユニタリベースのプロトコルに対して、これをベンチマークする。 実環境下でのプロトコルの性能を評価するため,IBM Eagle r3チップの実装を行った。 さらに,短期的な拡張性を探るため,回路深度,2量子ゲート数,測定オーバーヘッドに基づいて,様々なグラフサイズと接続構成のシミュレーションを行った。 我々は2つのプロトコル間のトレードオフを、異なるメリットの数字で観察する。 現在の最先端のNISQアーキテクチャでは、中間回路の測定や古典的なフィードフォワードを避けるため、ユニタリベースのプロトコルがより適している。 しかし、この測定ベースのプロトコルは、回路の深さが減少し、結果として実行時間が短縮されるため、よりエラー耐性の強い量子デバイスによって将来より有利になると予想されている。 いずれの設定においても,提案手法は,所定のデバイス上で利用可能な量子ビット接続のトポロジを利用するための効率的な手段を提供する。

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