論文の概要: AQER: a scalable and efficient data loader for digital quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.02165v1
- Date: Mon, 02 Feb 2026 14:39:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-03 19:28:34.219124
- Title: AQER: a scalable and efficient data loader for digital quantum computers
- Title（参考訳）: AQER:デジタル量子コンピュータのためのスケーラブルで効率的なデータローダ
- Authors: Kaining Zhang, Xinbiao Wang, Yuxuan Du, Min-Hsiu Hsieh, Dacheng Tao,
- Abstract要約: 我々は,ターゲット状態の絡み合いを体系的に低減し,負荷回路を構成するスケーラブルなAQL手法であるAQERを開発した。
我々は、合成データセット、古典画像および言語データセット、最大50キュービットの量子多体状態データセットを用いて、AQERの有効性を評価するための体系的な実験を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.40228216126285
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Digital quantum computing promises to offer computational capabilities beyond the reach of classical systems, yet its capabilities are often challenged by scarce quantum resources. A critical bottleneck in this context is how to load classical or quantum data into quantum circuits efficiently. Approximate quantum loaders (AQLs) provide a viable solution to this problem by balancing fidelity and circuit complexity. However, most existing AQL methods are either heuristic or provide guarantees only for specific input types, and a general theoretical framework is still lacking. To address this gap, here we reformulate most AQL methods into a unified framework and establish information-theoretic bounds on their approximation error. Our analysis reveals that the achievable infidelity between the prepared state and target state scales linearly with the total entanglement entropy across subsystems when the loading circuit is applied to the target state. In light of this, we develop AQER, a scalable AQL method that constructs the loading circuit by systematically reducing entanglement in target states. We conduct systematic experiments to evaluate the effectiveness of AQER, using synthetic datasets, classical image and language datasets, and a quantum many-body state datasets with up to 50 qubits. The results show that AQER consistently outperforms existing methods in both accuracy and gate efficiency. Our work paves the way for scalable quantum data processing and real-world quantum computing applications.
- Abstract（参考訳）: デジタル量子コンピューティングは、古典的なシステムの範囲を超えて計算能力を提供するが、その能力は少ない量子資源によってしばしば挑戦される。
この文脈における重要なボトルネックは、量子回路に古典的または量子的データを効率的にロードする方法である。
近似量子ローダ(AQL)は、忠実度と回路複雑性のバランスをとることで、この問題に対して実行可能なソリューションを提供する。
しかしながら、既存のほとんどのAQLメソッドはヒューリスティックであるか、特定の入力タイプにのみ保証を提供する。
このギャップに対処するため、ほとんどのAQLメソッドを統一されたフレームワークに再構成し、近似エラーに関する情報理論境界を確立する。
本分析により, 負荷回路が対象状態に適用された場合, 目標状態と準備状態との間の達成可能な不整合性は, サブシステム間の全絡み合いエントロピーと線形にスケールすることが明らかとなった。
そこで我々は,ターゲット状態の絡み合いを体系的に低減し,負荷回路を構成するスケーラブルなAQL手法であるAQERを開発した。
我々は、合成データセット、古典画像および言語データセット、最大50キュービットの量子多体状態データセットを用いて、AQERの有効性を評価するための体系的な実験を行う。
その結果、AQERは精度とゲート効率の両方で既存の手法より一貫して優れていた。
我々の研究は、スケーラブルな量子データ処理と実世界の量子コンピューティングアプリケーションへの道を開いた。
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