論文の概要: Clifford+V synthesis for multi-qubit unitary gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08312v1
- Date: Thu, 09 Oct 2025 14:57:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.149554
- Title: Clifford+V synthesis for multi-qubit unitary gates
- Title（参考訳）: 多ビットユニタリゲートに対するクリフォード+V合成
- Authors: Soichiro Yamazaki, Seiseki Akibue,
- Abstract要約: 基本ゲートの有限集合を用いてターゲットゲートを合成するための一般的な枠組みを開発する。
マルチキュービット制御ゲートを合成するための準最適だが短い実行時アルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We developed a general framework for synthesizing target gates by using a finite set of basic gates, which is a crucial step in quantum compilation. When approximating a gate in SU($n$), a naive brute-force search requires a computational complexity of $O(1/\varepsilon^{(n^2 - 1)})$ to achieve an approximation with error $\varepsilon$. In contrast, by using our method, the complexity can be reduced to $O(-n^2 \log\varepsilon/\varepsilon^{((n^2 - 1)/2)})$. This method requires almost no assumptions and can be applied to a variety of gate sets, including Clifford+$T$ and Clifford+$V$. Further, we introduce a suboptimal but short run-time algorithm for synthesizing multi-qubit controlled gates. This approach highlights the role of subgroup structures in reducing synthesis complexity and opens a new direction of study on the compilation of multi-qubit gates. The framework is broadly applicable to different universal gate sets, and our analysis suggests that it can serve as a foundation for resource-efficient quantum compilation in near-term architectures.
- Abstract（参考訳）: 我々は、量子コンパイルにおいて重要なステップである基本ゲートの有限セットを用いて、ターゲットゲートを合成するための一般的なフレームワークを開発した。
SU($n$) のゲートを近似する場合、単純なブルートフォース探索は、誤差 $\varepsilon$ の近似を達成するために$O(1/\varepsilon^{(n^2 - 1)} の計算複雑性を必要とする。
対照的に、この方法では、複雑さを$O(-n^2 \log\varepsilon/\varepsilon^{((n^2 - 1)/2)})$に縮めることができる。
この方法は仮定をほとんど必要とせず、Clifford+$T$ や Clifford+$V$ など様々なゲート集合に適用できる。
さらに,マルチキュービット制御ゲートを合成するための準最適だが短い実行時アルゴリズムを導入する。
このアプローチは、合成複雑性の低減におけるサブグループ構造の役割を強調し、マルチキュービットゲートのコンパイルに関する新たな研究の方向性を開く。
このフレームワークは、異なる普遍ゲート集合に広く適用でき、我々の分析は、近未来のアーキテクチャにおける資源効率のよい量子コンパイルの基礎となることを示唆している。
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