論文の概要: Quantum phase estimation with optimal confidence interval using three control qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.16474v1
• Date: Fri, 23 Jan 2026 06:05:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-26 14:27:27.564531
• Title: Quantum phase estimation with optimal confidence interval using three control qubits
• Title（参考訳）: 3つの制御量子ビットを用いた最適信頼区間による量子位相推定
• Authors: Kaur Kristjuhan, Dominic W. Berry,
• Abstract要約: 先行作業よりもはるかに効率的な方法で、対応する状態を準備する方法を示します。 次元が2のとき、位相推定は制御レジスタの3キュービットで行うことができる。
• 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: Quantum phase estimation is an important routine in many quantum algorithms, particularly for estimating the ground state energy in quantum chemistry simulations. This estimation involves applying powers of a unitary to the ground state, controlled by an auxiliary state prepared on a control register. In many applications the goal is to provide a confidence interval for the phase estimate, and optimal performance is provided by a discrete prolate spheroidal sequence. We show how to prepare the corresponding state in a far more efficient way than prior work. We find that a matrix product state representation with a bond dimension of 4 is sufficient to give a highly accurate approximation for all dimensions tested, up to $2^{24}$. This matrix product state can be efficiently prepared using a sequence of simple three-qubit operations. When the dimension is a power of 2, the phase estimation can be performed with only three qubits for the control register, making it suitable for early-generation fault-tolerant quantum computers with a limited number of logical qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子位相推定は多くの量子アルゴリズムにおいて重要なルーチンであり、特に量子化学シミュレーションにおいて基底状態エネルギーを推定するために重要である。 この推定は、制御レジスタに用意された補助状態によって制御される基底状態にユニタリのパワーを適用することを含む。 多くのアプリケーションにおいて、位相推定のための信頼区間を提供することが目標であり、最適な性能は離散的なプロレート球面列によって提供される。 先行作業よりもはるかに効率的な方法で、対応する状態を準備する方法を示します。 結合次元が 4 の行列積状態表現は、テストされたすべての次元に対して高い精度の近似を与えるのに十分である。 この行列積状態は、単純な3ビット演算の列を用いて効率的に作成することができる。 次元が2のとき、位相推定は制御レジスタの3つの量子ビットで行うことができ、論理量子ビットの数が限られている初期世代のフォールトトレラント量子コンピュータに適している。

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