論文の概要: Distributed Exact Quantum Amplitude Amplification Algorithm for Arbitrary Quantum States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.09128v1
- Date: Wed, 14 Jan 2026 03:54:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-15 18:59:20.253282
- Title: Distributed Exact Quantum Amplitude Amplification Algorithm for Arbitrary Quantum States
- Title（参考訳）: 任意量子状態に対する分散量子振幅増幅アルゴリズム
- Authors: Xu Zhou, Wenxuan Tao, Keren Li, Shenggen Zheng,
- Abstract要約: 本研究では,任意の振幅分布を持つ量子状態に対して,正確な振幅増幅を実現することの課題に焦点をあてる。
分散量子振幅増幅アルゴリズム(DEQAAA)を提案する。
DEQAAAは量子ゲート数と回路深さの両方において、量子ビット数スケールとして顕著な優位性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6212098394171606
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) era, distributed quantum computation has garnered considerable interest, as it overcomes the physical limitations of single-device architectures and enables scalable quantum information processing. In this study, we focus on the challenge of achieving exact amplitude amplification for quantum states with arbitrary amplitude distributions and subsequently propose a Distributed Exact Quantum Amplitude Amplification Algorithm (DEQAAA). Specifically, (1) it supports partitioning across any number of nodes $t$ within the range $2 \leq t \leq n$; (2) the maximum qubit count required for any single node is expressed as $\max \left(n_0,n_1,\dots,n_{t-1} \right) $, where $n_j$ represents the number of qubits at the $j$-th node, with $\sum_{j=0}^{t-1} n_j =n$; (3) it can realize exact amplitude amplification for multiple targets of a quantum state with arbitrary amplitude distributions; (4) we verify the effectiveness of DEQAAA by resolving a specific exact amplitude amplification task involving two targets (8 and 14 in decimal) via MindSpore Quantum, a quantum simulation software, with tests conducted on 4-qubit, 6-qubit, 8-qubit and 10-qubit systems. Notably, through the decomposition of $C^{n-1}PS$ gates, DEQAAA demonstrates remarkable advantages in both quantum gate count and circuit depth as the qubit number scales, thereby boosting its noise resilience. In the 10-qubit scenario, for instance, it achieves a reduction of over $97\%$ in both indicators compared to QAAA and EQAAA, underscoring its outstanding resource-saving performance.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)時代には、単一デバイスアーキテクチャの物理的制限を克服し、スケーラブルな量子情報処理を可能にするため、分散量子計算は大きな関心を集めている。
本研究では、任意の振幅分布を持つ量子状態に対して正確な振幅増幅を実現することの課題に着目し、その後、分散量子振幅増幅アルゴリズム(DEQAAA)を提案する。
具体的には、(1) 1つのノードの範囲内で$t$のパーティショニングをサポートする:$2 \leq t \leq n$; (2) 単一ノードに必要な最大量子ビットカウントは、$\max \left(n_0,n_1,\dots,n_{t-1} \right) $, where $n_j$は、$j$-thノードにおける量子ビットの数を表し、$\sum_{j=0}^{t-1} n_j =n$; (3) 任意の振幅分布を持つ量子状態の複数のターゲットに対する正確な振幅増幅を実現する。
特に、$C^{n-1}PS$ Gatesの分解により、DECAAAは量子ゲート数と回路深さの両方において、量子ビット数スケールとして顕著な利点を示し、ノイズ耐性を高める。
例えば10キュービットのシナリオでは、QAAAとEQAAAと比較して、両方の指標で97\%以上の削減を実現し、その優れたリソース節約性能を裏付けている。
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