論文の概要: Constant-Depth Quantum Imaginary Time Evolution Using Dynamic Fan-out Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05156v1
- Date: Thu, 05 Mar 2026 13:27:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.241657
- Title: Constant-Depth Quantum Imaginary Time Evolution Using Dynamic Fan-out Circuits
- Title（参考訳）: 動的ファンアウト回路を用いた定深さ量子イマジナリー時間進化
- Authors: Albert Lund, Erika Magnusson, Werner Dobrautz, Laura García-Álvarez,
- Abstract要約: 動的量子回路は、中間回路計測と古典的なフィードフォワードを結合し、エンタングゲート深さを低減した回路構築を可能にする。
ファンアウトに基づく動的QITEは、測定値と2量子ゲート誤差が65%低減された場合、現在のデバイス上でのユニタリ実装よりも優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Dynamic quantum circuits combine mid-circuit measurement with classical feed-forward, enabling circuit constructions with reduced entangling-gate depth. Here, we investigate their use in Quantum Imaginary Time Evolution (QITE), where circuit depth and parameter growth limit practical implementations of ground-state preparation. For dense classical optimization Hamiltonians, we introduce a reduced-parameter QITE ansatz that restricts entanglement generation via a small set of control qubits, enabling each QITE layer to be implemented with constant two-qubit gate depth using fan-out-based dynamic circuits. In noiseless simulations of exact cover and set partitioning instances, the reduced ansatz yields a higher success probability than standard QITE approaches. We implement unitary, dynamic fan-out, and semi-classical adaptive variants on IBM superconducting hardware. The semi-classical variant performs favorably to the unitary implementation, while the fully dynamic construction exposes the trade-offs between entangling-depth reduction and measurement and feed-forward overhead associated to dynamic circuit implementations. Using a fidelity threshold of 0.5 relative to the noiseless QITE ansatz, we show that dynamic fan-out based QITE would outperform unitary implementations on current devices when the measurement and two-qubit gate errors are reduced by 65% and the feedback latency is halved.
- Abstract（参考訳）: 動的量子回路は、中間回路計測と古典的なフィードフォワードを結合し、エンタングゲート深さを低減した回路構築を可能にする。
本稿では,QITE(Quantum Imaginary Time Evolution)において,地中準備の回路深度とパラメータ成長の限界が実現されている場合について検討する。
古典的最適化ハミルトニアンに対して、小さな制御量子ビットによる絡み合いの発生を制限し、ファンアウトベースの動的回路を用いて、各QITE層を一定の2量子ゲート深さで実装できる縮小パラメータQITEアンサッツを導入する。
厳密なカバーとセット分割インスタンスのノイズレスシミュレーションでは、還元されたアンザッツは標準QITEアプローチよりも高い成功率が得られる。
我々は、IBM超伝導ハードウェアにユニタリ、動的ファンアウト、および半古典的適応変種を実装した。
半古典的変種はユニタリ実装に好適に機能し、完全な動的構成はエンタングリング深度低減と測定と動的回路実装に関連するフィードフォワードオーバーヘッドの間のトレードオフを露呈する。
ノイズのないQITEアンサッツと比較して0.5の忠実度しきい値を用いて、測定値と2ビットゲート誤差が65%減少し、フィードバック遅延が半減すると、動的ファンアウトベースのQITEは、現在のデバイス上でのユニタリ実装よりも優れていることを示す。
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