論文の概要: QRTlib: A Library for Fast Quantum Real Transforms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16625v1
- Date: Sat, 18 Oct 2025 19:45:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:39.070405
- Title: QRTlib: A Library for Fast Quantum Real Transforms
- Title（参考訳）: QRTlib: 高速な量子リアル変換のためのライブラリ
- Authors: Armin Ahmadkhaniha, Lu Chen, Jake Doliskani, Zhifu Sun,
- Abstract要約: 離散コサイン、シイン、ハートレー変換のような実数値変換は古典計算において中心的な役割を果たす。
本稿では量子実変換の高速かつ実用的な実装のためのライブラリであるQRTlibを紹介する。
我々はこれらの変換を効率的かつ短期的デバイスに適したものにするための新しいアルゴリズムと回路最適化を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.23032256592014
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Real-valued transforms such as the discrete cosine, sine, and Hartley transforms play a central role in classical computing, complementing the Fourier transform in applications from signal and image processing to data compression. However, their quantum counterparts have not evolved in parallel, and no unified framework exists for implementing them efficiently on quantum hardware. This article addresses this gap by introducing QRTlib, a library for fast and practical implementations of quantum real transforms, including the quantum Hartley, cosine, and sine transforms of various types. We develop new algorithms and circuit optimizations that make these transforms efficient and suitable for near-term devices. In particular, we present a quantum Hartley transform based on the linear combination of unitaries (LCU) technique, achieving a fourfold reduction in circuit size compared to prior methods, and an improved quantum sine transform of Type I that removes large multi-controlled operations. We also introduce circuit-level optimizations, including two's-complement and or-tree constructions. QRTlib provides the first complete implementations of these quantum real transforms in Qiskit.
- Abstract（参考訳）: 離散コサイン、シネ、ハートリー変換などの実数値変換は、信号や画像処理からデータ圧縮に至るまで、フーリエ変換を補完する古典コンピューティングにおいて中心的な役割を果たす。
しかし、それらの量子対向体は並列に進化せず、量子ハードウェア上でそれらを効率的に実装するための統一されたフレームワークは存在しない。
本稿では,量子ハートレー,コサイン,正弦変換など,量子実数変換の高速かつ実用的な実装のためのライブラリであるQRTlibを導入することで,このギャップに対処する。
我々はこれらの変換を効率的かつ短期的デバイスに適したものにするための新しいアルゴリズムと回路最適化を開発した。
特に,従来の手法に比べて回路サイズを4倍に削減した線形結合(LCU)に基づく量子ハートレー変換と,大規模なマルチコントロール操作を除去したタイプIの量子正弦変換を提案する。
また、回路レベルの最適化も導入し、2つの補間構造や木構造も導入する。
QRTlib は、これらの量子実変換の最初の完全な実装を Qiskit で提供する。
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