論文の概要: Towards Practical Quantum Phase Estimation: A Modular, Scalable, and Adaptive Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22460v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 08:06:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.082935
• Title: Towards Practical Quantum Phase Estimation: A Modular, Scalable, and Adaptive Approach
• Title（参考訳）: 実用的量子位相推定に向けて:モジュール的でスケーラブルで適応的なアプローチ
• Authors: Alok Shukla, Prakash Vedula,
• Abstract要約: 本稿では,適応ウィンドウ量子位相推定(AWQPE)アルゴリズムを提案する。 AWQPEは、所望の精度を達成するのに必要なイテレーションの数を大幅に削減する。 我々の数値シミュレーションは、AWQPEの精度と堅牢性を示し、資源効率と計算速度の明確なバランスを示す。
• 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: Quantum Phase Estimation (QPE) is a cornerstone algorithm in quantum computing, with applications ranging from integer factorization to quantum chemistry simulations. However, the resource demands of standard QPE, which require a large number of coherent qubits and deep circuits, pose significant challenges for current Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) devices. In this work, we introduce the Adaptive Windowed Quantum Phase Estimation (AWQPE) algorithm, a novel method designed to address the limitations of standard QPE. AWQPE utilizes small, independent blocks of $m > 1$ control qubits to estimate multiple phase bits simultaneously within a "window,'' thereby significantly reducing the number of iterations required to achieve a desired precision. These independent blocks are amenable to parallelization and, when combined with a robust least-significant-bit (LSB) to most-significant-bit (MSB) ambiguity resolution mechanism, enhance the algorithm's accuracy while mitigating the risk of error propagation. Our numerical simulations demonstrate AWQPE's accuracy and robustness, showcasing a distinct balance between resource efficiency and computational speed. This makes AWQPE particularly well-suited for near-term quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定(Quantum Phase Estimation、QPE)は、整数分解から量子化学シミュレーションまで、量子コンピューティングの基盤となるアルゴリズムである。 しかし、多数のコヒーレント量子ビットとディープ回路を必要とする標準QPEのリソース要求は、現在のノイズ中間スケール量子(NISQ)デバイスに重大な課題をもたらす。 そこで本研究では,標準QPEの限界に対処する新しい手法であるAdaptive Windowed Quantum Phase Estimation (AWQPE)アルゴリズムを提案する。 AWQPEは、$m > 1$制御キュービットの小さな独立したブロックを用いて、「ウィンドウ」内で複数の位相ビットを同時に推定し、所望の精度を達成するのに必要なイテレーション数を著しく削減する。 これらの独立ブロックは並列化に適しており、ロバストな最小有意ビット(LSB)と最重要ビット(MSB)曖昧性解決機構を組み合わせると、エラー伝播のリスクを軽減しつつアルゴリズムの精度を高める。 我々の数値シミュレーションは、AWQPEの精度と堅牢性を示し、資源効率と計算速度の明確なバランスを示す。 これにより、AWQPEは特に短期量子プラットフォームに適している。

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