論文の概要: Efficient LCU block encodings through Dicke states preparation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.20887v2
- Date: Fri, 22 Aug 2025 16:29:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.069252
- Title: Efficient LCU block encodings through Dicke states preparation
- Title（参考訳）: ディック状態作成による効率的なLCUブロック符号化
- Authors: Filippo Della Chiara, Martina Nibbi, Yizhi Shen, Roel Van Beeumen,
- Abstract要約: FOQCS-LCUはコンパクトなLCUで、線形数のアンシラ量子ビットしか必要とせず、1ビットと2ビットのゲートに明示的に分解される。
我々はハイゼンベルクやスピングラスハミルトニアンのような代表スピンモデルに対する明示的なブロック符号化回路を構築する。
- 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: With the Quantum Singular Value Transformation (QSVT) emerging as a unifying framework for diverse quantum speedups, the efficient construction of block encodings -- their fundamental input model -- has become increasingly crucial. However, devising explicit block encoding circuits remains a significant challenge. A widely adopted strategy is the Linear Combination of Unitaries (LCU) method. While general, its practical utility is often limited by substantial gate overhead. To address this, we introduce the Fast One-Qubit-Controlled Select LCU (FOQCS-LCU), a compact LCU formulation that requires only a linear number of ancilla qubits and is explicitly decomposed into one- and two-qubit gates. By exploiting the underlying Hamiltonian structure, we design a parametrized family of efficient Dicke state preparation routines, enabling systematic realization of the state preparation oracle at substantially reduced gate cost. The check matrix formalism further yields a constant-depth SELECT oracle, implemented as two fully parallelizable layers of singly controlled Pauli gates. We construct explicit block encoding circuits for representative spin models such as the Heisenberg and spin glass Hamiltonians and provide detailed, non-asymptotic gate counts. Our numerical benchmarks confirm the efficiency of the FOQCS-LCU approach, illustrating over an order-of-magnitude reduction in CNOT count compared to conventional LCU. This framework opens a pathway toward practical, low-depth block encodings for a broad class of structured matrices beyond those considered here.
- Abstract（参考訳）: 多様な量子スピードアップのための統一フレームワークとして量子特異値変換(QSVT)が登場し、ブロックエンコーディング(基本入力モデル)の効率的な構築がますます重要になっている。
しかし、明示的なブロック符号化回路の考案は依然として大きな課題である。
広く採用されている戦略はLCU(Linear Combination of Unitary)法である。
一般的には、その実用性は実質的なゲートオーバーヘッドによって制限されることが多い。
これを解決するために,Fast One-Qubit-Controlled Select LCU (FOQCS-LCU) を導入する。
基礎となるハミルトン構造を利用して、効率的なディック状態準備ルーチンのパラメタライズされたファミリーを設計し、ゲートコストを大幅に削減した状態準備オラクルの体系的実現を可能にした。
チェック行列形式はさらに、単独制御されたパウリゲートの2つの完全に並列化可能な層として実装された、一定の深さのSELECTオラクルを生成する。
我々はハイゼンベルクやスピングラスハミルトンのような代表スピンモデルに対する明示的なブロック符号化回路を構築し、詳細な非漸近ゲート数を提供する。
数値ベンチマークにより,従来のLCUと比較してCNOT数のオーダー・オブ・マグニチュード削減を図り,FOQCS-LCU法の有効性を確認した。
このフレームワークは、ここで考慮すべき以上の幅広い構造化行列のクラスに対して、実用的な低深度ブロック符号化への道を開く。
関連論文リスト
- Efficient Quantum Access Model for Sparse Structured Matrices using Linear Combination of Things [0.6138671548064355]
構成されたスパース行列に合わせたLCU(Linear Combination of Unitary)スタイルの分解のための新しいフレームワークを提案する。
LCUは変動型およびフォールトトレラントな量子アルゴリズムの基本的なプリミティブである。
我々は、空間性と構造をよりよく捉えることができる単純で単項でない作用素のコンパクトな集合であるシグマ基底を導入する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-04T17:05:07Z) - Fast correlated decoding of transversal logical algorithms [67.01652927671279]
大規模計算には量子エラー補正(QEC)が必要であるが、かなりのリソースオーバーヘッドが発生する。
近年の進歩により、論理ゲートからなるアルゴリズムにおいて論理キュービットを共同で復号化することにより、症候群抽出ラウンドの数を削減できることが示されている。
ここでは、回路を介して伝播する関連する論理演算子製品を直接復号することで、回路の復号化の問題を修正する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-19T18:00:00Z) - Extractors: QLDPC Architectures for Efficient Pauli-Based Computation [42.95092131256421]
本稿では,任意のQLDPCメモリをPauliベースの計算に適した計算ブロックに拡張できる新しいプリミティブを提案する。
特に、メモリ上でサポートされている任意の論理パウリ演算子は、1つの論理サイクルでフォールトトレラントに測定できる。
我々のアーキテクチャは並列論理的測定により普遍的な量子回路を実装できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-13T14:07:40Z) - Block encoding bosons by signal processing [0.0]
単位行列に対する量子特異値変換(QSVT)や量子固有値変換(QETU)といったQSPベースの手法がBEの実装に有効に利用できることを示す。
本稿では,QSVTアルゴリズムとQETUアルゴリズムと組み合わせて,格子ボソンに対するハミルトニアンの符号化をブロックするいくつかの例を示す。
QSVTをBEに使用すると、サイト毎のキュービット数で最高のゲートカウントスケーリングが得られるが、LOVE-LCUは最大$lesssim11$ qubitsの演算子に対して、他のすべてのメソッドよりも優れている。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-29T18:00:02Z) - Circuit complexity of quantum access models for encoding classical data [4.727325187683489]
典型的な量子アクセスモデルを構築する際のClifford$+T$複雑さについて検討する。
スパースアクセス入力モデルとブロックエンコーディングの両方が、ほぼ線形回路の複雑さを必要とすることを示す。
我々のプロトコルは、改良された量子状態の準備と、パウリ弦の選択的オラクルの上に構築されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-19T16:23:57Z) - Deep Learning Assisted Multiuser MIMO Load Modulated Systems for
Enhanced Downlink mmWave Communications [68.96633803796003]
本稿では, マルチユーザ負荷変調アレイ (MU-LMA) に着目し, マイクロウェーブ (mmWave) マルチインプット・マルチアウトプット (MIMO) システムにおいて, マルチユーザ負荷変調アレイ (MU-LMA) の小型化とコスト削減を図っている。
ダウンリンクMU-LMAの既存のプリコーディングアルゴリズムは、自由度と複雑なシステム構成の低下に悩まされるサブアレイ構造化(SAS)送信機に依存している。
本稿では,FAS (Full-array Structured) 送信機を用いたMU-LMAシステムを提案し,それに応じて2つのアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-08T08:54:56Z) - FABLE: Fast Approximate Quantum Circuits for Block-Encodings [0.0]
行列のブロック符号化のための近似量子回路を高速に生成するFABLEを提案する。
FABLE回路は単純な構造であり、1ビットと2ビットのゲートで直接定式化されている。
FABLE回路は圧縮・スパシファイド可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-29T21:06:07Z) - Explicit Quantum Circuits for Block Encodings of Certain Sparse Matrices [4.2389474761558406]
我々は、よく構造化された行列に対して、量子回路がいかに効率的に構築できるかを示す。
スパース戦略におけるこれらの量子回路の実装も提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-19T03:50:16Z) - Resource Optimisation of Coherently Controlled Quantum Computations with
the PBS-calculus [55.2480439325792]
量子計算のコヒーレント制御は、いくつかの量子プロトコルやアルゴリズムを改善するために使用できる。
我々は、量子光学にインスパイアされたコヒーレント制御のためのグラフィカル言語PBS計算を洗練する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-10T18:59:52Z) - Logical blocks for fault-tolerant topological quantum computation [55.41644538483948]
本稿では,プラットフォームに依存しない論理ゲート定義の必要性から,普遍的なフォールトトレラント論理の枠組みを提案する。
資源オーバーヘッドを改善するユニバーサル論理の新しいスキームについて検討する。
境界のない計算に好適な論理誤差率を動機として,新しい計算手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-22T19:00:03Z) - Space-efficient binary optimization for variational computing [68.8204255655161]
本研究では,トラベリングセールスマン問題に必要なキュービット数を大幅に削減できることを示す。
また、量子ビット効率と回路深さ効率のモデルを円滑に補間する符号化方式を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T18:17:27Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。