アプリケーションを使用した時空効率の高い低深度量子状態の準備

アプリケーションを使用した時空効率の高い低深度量子状態の準備

カイウェン・グイ1,2,3、アレクサンダー・M・ダルゼル4、アレッサンドロ・アキレ5、マーティン・スチャラ1、フレデリック・T・チョン3

1アマゾン ウェブ サービス、ワシントン州、米国
2米国イリノイ州シカゴ大学プリツカー分子工学大学院
3米国イリノイ州シカゴ大学コンピューターサイエンス学部
4AWS 量子コンピューティング センター、米国カリフォルニア州パサデナ
5AWS AI ラボ、米国カリフォルニア州パサデナ

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抽象

任意の量子状態を準備するための新しい決定論的方法を提案します。私たちのプロトコルが CNOT および任意の単一量子ビット ゲートにコンパイルされると、$N$ 次元の詳細な状態 $O(log(N))$ と $textit{時空割り当て}$ (事実を説明する指標) が準備されます。多くの場合、一部の補助量子ビットは回路全体でアクティブである必要はありません) $O(N)$、どちらも最適です。 ${mathrm{H,S,T,CNOT}}$ ゲート セットにコンパイルすると、以前の方法よりも必要な量子リソースが漸近的に少なくなることがわかります。具体的には、最適な深さ $O(log(N) + log (1/epsilon))$ と時空間割り当て $O(Nlog(log(N)/epsilon))$ でエラー $epsilon$ までの任意の状態を準備します。 、それぞれ $O(log(N)log(log (N)/epsilon))$ および $O(Nlog(N/epsilon))$ よりも改善されています。私たちのプロトコルの時空間割り当ての削減により、定数因子補助オーバーヘッドのみで多くの素状態の迅速な準備がどのように可能になるかを説明します。$O(N)$ 補助量子ビットは、$w$ $N$ 次元の積状態を準備するために効率的に再利用されます。状態の深さは $O(wlog(N))$ ではなく $O(w + log(N))$ となり、状態ごとに事実上一定の深さを実現します。量子機械学習、ハミルトニアン シミュレーション、線形方程式系の解法など、この機能が役立ついくつかのアプリケーションを紹介します。プロトコルの量子回路の説明、詳細な擬似コード、および Braket を使用したゲートレベルの実装例を提供します。

►BibTeXデータ

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取得できませんでした クロスリファレンス被引用データ 最終試行2024-02-15 15:17:09:10.22331 / q-2024-02-15-1257の被引用データをCrossrefから取得できませんでした。 DOIが最近登録された場合、これは正常です。

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