論文の概要: Optimal Quantum-Circuit Synthesis and Implementation of General Unitaries with Parallelized Bitstring-Conditioned Rotations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.28057v1
• Date: Tue, 20 Oct 2026 11:45:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.784172
• Title: Optimal Quantum-Circuit Synthesis and Implementation of General Unitaries with Parallelized Bitstring-Conditioned Rotations
• Title（参考訳）: 並列化ビットストリング制御回転を持つ一般ユニタリの最適量子回路合成と実装
• Abstract要約: 対角線への$n$量子ビット変換を実現するための量子回路合成プロトコルを導入する。 実験では、最小の非自明なケース、すなわち2つの量子ビットに対する手法を実証する。 本研究では,Haar-random 2-qubitユニタリの平均ゲート密度97.6 %を計算ベースで位相シフトまで報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3736217478320785
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We theoretically introduce a quantum-circuit synthesis protocol to realize any $n$-qubit transformation $U\in U(2^n)$, up to a diagonal. The resulting circuit is directly native to and optimal in gate count and depth for systems where bitstring-conditioned rotations with tunable angle and axis, $C^{(n-1)}R(θ,φ)$, form the set of native operations. Subsequently, we suggest how this protocol can be implemented in a few-mode superconducting circuit, and experimentally demonstrate the method for the smallest nontrivial case, i.e., for two qubits. We report an average gate fidelity of 97.6 % for Haar-random two-qubit unitaries up to phase shifts in the computational basis. Importantly, these results suggest that multimode devices, such as those in the multimon or multiunimon families may become competitive with qubit-array networks for general-unitary implementations for qubit counts as low as three.
• Abstract（参考訳）: 理論的には、量子回路合成プロトコルを導入し、任意の$n$-qubit変換を、対角線まで$U\in U(2^n)$で実現する。 結果として得られる回路は、調整可能な角度と軸を持つビットストリング条件付き回転がネイティブ操作の集合である$C^{(n-1)}R(θ,φ)$に対して、ゲート数と深さにおいて直接ネイティブであり、最適である。 その後、このプロトコルを数モードの超伝導回路で実装する方法を提案し、最小の非自明なケース、すなわち2量子ビットの手法を実験的に実証する。 本研究では,Haar-random 2-qubitユニタリの平均ゲート密度97.6 %を計算ベースで位相シフトまで報告する。 これらの結果から,多元系や多元系などのマルチモードデバイスは,3つまでの量子ビット数に対する一般単位実装において,qubit-arrayネットワークと競合する可能性が示唆された。

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