1सैद्धांतिक भौतिकी संस्थान, हेनरिक हेन विश्वविद्यालय डसेलडोर्फ, जर्मनी
2क्वांटम प्रेरित और क्वांटम अनुकूलन संस्थान, हैम्बर्ग प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, जर्मनी
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सार
मल्टी-क्विबिट उलझाने वाली बातचीत कई क्वांटम कंप्यूटिंग प्लेटफार्मों में स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होती है और पारंपरिक दो-क्विबिट गेट्स पर लाभ का वादा करती है। विशेष रूप से, सिंगल-क्विबिट एक्स-गेट्स के साथ एक निश्चित मल्टी-क्विबिट आइसिंग-प्रकार इंटरैक्शन का उपयोग वैश्विक जेडजेड-गेट्स (जीजेडजेड गेट्स) को संश्लेषित करने के लिए किया जा सकता है। इस कार्य में, हम सबसे पहले दिखाते हैं कि ऐसे क्वांटम गेटों का संश्लेषण जो समय-इष्टतम हैं, एनपी-हार्ड है। दूसरा, हम विशेष समय-इष्टतम मल्टी-क्विबिट गेट्स का स्पष्ट निर्माण प्रदान करते हैं। उनके पास निरंतर गेट समय होता है और उन्हें रैखिक रूप से कई एक्स-गेट परतों के साथ कार्यान्वित किया जा सकता है। तीसरा, हम तेज़ मल्टी-क्यूबिट गेट्स को संश्लेषित करने के लिए बहुपद रनटाइम के साथ एक अनुमानी एल्गोरिदम विकसित करते हैं। चौथा, हम इष्टतम GZZ गेट-टाइम पर निचली और ऊपरी सीमाएँ प्राप्त करते हैं। GZZ गेटों के स्पष्ट निर्माण और संख्यात्मक अध्ययनों के आधार पर, हम अनुमान लगाते हैं कि किसी भी GZZ गेट को $n$ qubits के लिए O($n$) समय में निष्पादित किया जा सकता है। हमारा अनुमानी संश्लेषण एल्गोरिथ्म समान स्केलिंग के साथ GZZ गेट-टाइम की ओर ले जाता है, जो इस अर्थ में इष्टतम है। हम उम्मीद करते हैं कि तेज़ मल्टी-क्यूबिट गेट्स का हमारा कुशल संश्लेषण तेज़ और इसलिए, क्वांटम एल्गोरिदम के अधिक त्रुटि-मजबूत निष्पादन की अनुमति देता है।
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