論文の概要: Eigenstate-assisted realization of general quantum controlled unitaries with a fixed cost
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.19250v1
- Date: Sun, 22 Feb 2026 16:06:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.54969
- Title: Eigenstate-assisted realization of general quantum controlled unitaries with a fixed cost
- Title（参考訳）: 固定コストによる一般量子制御ユニタリの固有状態支援実現
- Authors: Carlos Navas-Merlo, Juan Carlos García-Escartín,
- Abstract要約: 量子ビットあたり4つのCNOTゲートと2つのトフォリゲートを持つ固定回路を用いて、任意のユニタリ$U$を制御された$U$にする一般的な方法を提案する。
$n$-qubitユニタリと1つの制御量子ビットの場合、$2n+1$ qubitsと$U$の固有状態を生成する回路が必要である。
この方法は、$U$の任意のブラックブロックの実装でも機能し、その分解とは無関係に一定の深さの実現を達成する。
- 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: Controlled unitary gates are a basic element in many quantum algorithms. Converting a general unitary $U$ with a known decomposition into its controlled version, controlled-$U$, can introduce a large overhead in terms of the depth of the circuit. We present a general method to take any unitary $U$ into controlled-$U$ using a fixed circuit with 4 CNOT gates and 2 Toffoli gates per qubit. For $n$-qubit unitaries and one control qubit, we require $2n+1$ qubits and a circuit that can generate an eigenstate of $U$, for which there are many cost-effective known algorithms. The method also works for any black block implementation of $U$, achieving a constant-depth realization independent of its decomposition. We illustrate its use in the Hadamard test and discuss applications to variational and quantum machine-learning algorithms.
- Abstract（参考訳）: 制御されたユニタリゲートは多くの量子アルゴリズムの基本要素である。
一般的なユニタリ$U$を、制御されたバージョンへの既知の分解、制御された$U$に変換することで、回路の深さの面で大きなオーバーヘッドを発生させることができる。
量子ビットあたり4つのCNOTゲートと2つのトフォリゲートを持つ固定回路を用いて、任意のユニタリ$U$を制御された$U$にする一般的な方法を提案する。
$n$-qubitユニタリと1つの制御量子ビットに対して、2n+1$ qubitsと$U$の固有状態を生成する回路が必要である。
この方法は、$U$の任意のブラックブロックの実装でも機能し、その分解とは無関係に一定の深さの実現を達成する。
本稿では、アダマールテストにおけるその使用法を説明し、変分学習および量子機械学習アルゴリズムへの応用について論じる。
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