論文の概要: New Methods and Frameworks for Quantum State Preparation in Modern Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.16937v1
- Date: Mon, 10 Aug 2026 17:32:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.069324
- Title: New Methods and Frameworks for Quantum State Preparation in Modern Quantum Systems
- Title（参考訳）: 現代量子システムにおける量子状態生成の新しい手法と枠組み
- Abstract要約: デジタル信号誘起ヒープ変換(DsiHT)上に構築された2つの合成、すなわち、QsiHT高速経路実合成とQsiHT高速経路複素合成である。
どちらも、UCC、アイソメトリ、多重化、Schmidt/SVD、QSD、ヒープ変換ファミリにまたがる10の構成に対してベンチマークされる。
- 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: This thesis studies exact, deterministic preparation of arbitrary dense n-qubit states, the data-loading step in quantum signal and image processing. It derives two syntheses built on the Digital Signal-induced Heap Transform (DsiHT): the QsiHT Fast Path Real Synthesis and the QsiHT Fast Path Complex Synthesis. Both are benchmarked against ten configurations spanning the UCR, isometry, multiplexor, Schmidt/SVD, QSD, and heap-transform families. Several of those are realizations through Qiskit builders or compiler optimization, not from-scratch reimplementations. The n=3 noisy comparison spans ibm_fez, ibm_kingston, and ibm_marrakesh, three 156-qubit IBM Heron r2 processors, where single-submission nine-method jobs permit within-session family-wide Benjamini-Hochberg-corrected comparisons. The frontier-versus-QSD separation reproduces within one calibration on every device, but the within-frontier order does not reproduce across devices or calibration days. A deep-circuit n=8 run on ibm_fez shows the executed-count ordering re-emerge outside the run-to-run spread on the complex target. Depth was not isolated from mapping, gate composition, calibration, or session effects. All methods are exact to machine precision and differ only in cost. Under noise the coarse error tier tracks the executed (routed) two-qubit count, separating the Theta(2^n) frontier from QSD's Theta(4^n) and nothing finer. Both syntheses realize the deployed Qiskit StatePreparation floor of 2^n-n-1 CNOTs, undercutting every other from-scratch method on the as-built CNOT axis. The Real Synthesis serves real (sign-bearing) targets and holds the lowest classical build cost among the exact loaders at large register sizes, through one fast Walsh-Hadamard pass. The Complex Synthesis serves arbitrary complex targets and ties Qiskit's StatePreparation for the lowest simulated sampled error.
- Abstract（参考訳）: この論文は、任意の高密度nビット状態の正確な決定論的準備、量子信号および画像処理におけるデータローディングステップを研究する。
デジタル信号誘起ヒープ変換(DsiHT)上に構築された2つの合成、すなわち、QsiHT高速経路実合成とQsiHT高速経路複素合成である。
どちらも、UCC、アイソメトリ、多重化、Schmidt/SVD、QSD、ヒープ変換ファミリにまたがる10の構成に対してベンチマークされる。
いくつかは、Qiskitのビルダーやコンパイラの最適化を通じて実現されている。
n=3ノイズの比較は、ibm_fez、ibm_kingston、ibm_marrakeshの3つの156キュービットのIBM Heron r2プロセッサにまたがる。
フロンティア対QSD分離は、すべてのデバイスで1つのキャリブレーション内で再現されるが、フロンティア内順序はデバイスやキャリブレーション日間では再現されない。
ibm_fez 上でのディープサーキット n=8 の実行は、複雑なターゲットに対して実行時から実行時までのスプレッドの外側で実行時カウントの順序付けが再開されることを示している。
深さはマッピング、ゲート構成、校正、セッション効果から分離されなかった。
すべての手法は機械の精度に正確であり、コストだけが異なる。
ノイズの下では、粗いエラー層が実行された2ビットのカウントを追跡し、セタ(2^n)フロンティアをQSDのTheta(4^n)から切り離し、さらに細かいものはない。
いずれの合成も、2^n-n-1 CNOTの配置されたカイスキット状態準備フロアを実現し、製造されたCNOT軸上の他のすべてのオフスクラッチ法をアンダーカットする。
リアル・シンセサイザー (Real Synthesis) は、リアルな(符号を持つ)ターゲットを提供し、ウォルシュ・アダマール・パス (Walsh-Hadamard pass) を通じて、正確なローダーの中で最も低い古典的なビルドコストを大きなレジスタサイズで保持する。
複素合成は任意の複雑なターゲットを提供し、QiskitのState Preparationを最小の模擬サンプル誤差に結びつける。
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