論文の概要: Logical Resource Estimation for Quantum State Preparation with Compilation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18877v1
- Date: Fri, 15 May 2026 23:24:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-20 15:03:08.764693
- Title: Logical Resource Estimation for Quantum State Preparation with Compilation
- Title（参考訳）: 計算による量子状態生成のための論理的資源推定
- Authors: Diyi Liu, Hanyu Wang, Shuchen Zhu, Jason Cong, Wibe A. de Jong, Di Fang, Zhen Huang, Costin Iancu, Chao Yang,
- Abstract要約: 量子状態準備は、古典的なデータを量子振幅に符号化するための量子アルゴリズムの基本的なプリミティブである。
一般的な$n$-qubit状態と実振幅を2つの共通パラダイム(制御された回転に基づく回転法)と、対象状態の構造的表現に基づくサンプリング法(サンプリング法)を用いて作成するコストを比較する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.92078000916772
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum state preparation is a fundamental primitive in quantum algorithms for encoding classical data into quantum amplitudes. We compare the cost of preparing general $n$-qubit states with real amplitudes using two common paradigms: rotation-based methods, based on controlled rotations, and sampling-based methods, based on a structured representation of the target state. Although these approaches are often theoretically compared using CNOT count and $T$-count, their relative performance in total gate count remains less well understood practically. We compare representative rotation-based and sampling-based methods using $T$-count and total gate count, and analyze how compilation overhead affects their relative performance. We also develop a software package for compiling state preparation circuits, designed as a practical subroutine for more general quantum computations. Numerical experiments on resource states and quantum states related to quantum chemistry, condensed matter physics, and simulation via Magnus expansion over a range of target accuracies $ε$ support the analysis. Our results show that sampling-based methods achieve asymptotically lower $T$-count and retain an overall advantage after accounting for total gate count and compilation overhead.
- Abstract（参考訳）: 量子状態準備は、古典的なデータを量子振幅に符号化するための量子アルゴリズムの基本的なプリミティブである。
一般的な$n$-qubit状態と実振幅を2つの共通パラダイム(制御された回転に基づく回転法)と、対象状態の構造的表現に基づくサンプリング法(サンプリング法)を用いて作成するコストを比較する。
これらの手法は理論上は CNOT 数と$T$-count を用いて比較されることが多いが、総ゲート数における相対的な性能は実際はあまり理解されていない。
我々は,T$カウントと総ゲート数を用いた代表回転法とサンプリング法を比較し,コンパイルオーバーヘッドが相対的性能に与える影響を解析した。
また、より一般的な量子計算のための実用的なサブルーチンとして設計された状態準備回路をコンパイルするためのソフトウェアパッケージも開発した。
量子化学、凝縮物質物理学、マグナス展開によるシミュレーションに関連する資源状態と量子状態に関する数値実験は、分析を支えている。
以上の結果から, サンプリング手法は漸近的にT$-countを低くし, 総ゲート数とコンパイルオーバーヘッドを考慮に入れた上で, 全体的な優位性を保っていることがわかった。
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