양자 푸리에 변환의 평균 사례 검증을 통해 최악 사례 위상 추정 PlatoBlockchain 데이터 인텔리전스가 가능해졌습니다. 수직 검색. 일체 포함.

양자 푸리에 변환의 평균 사례 검증으로 최악 사례 위상 추정 가능

노아 린든1 그리고 로날드 드 울프2

1브리스톨 대학교 수학과. n.linden@bristol.ac.uk
2QuSoft, CWI 및 네덜란드 암스테르담 대학. rdewolf@cwi.nl

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추상

양자 푸리에 변환(Quantum Fourier Transform, QFT)은 위상 추정과 같은 더 큰 계산 내에서 일반적으로 서브루틴으로 사용되는 양자 컴퓨팅의 핵심 프리미티브입니다. 따라서 QFT에 입력되는 상태를 거의 제어할 수 없습니다. 따라서 좋은 QFT를 구현하려면 임의의 입력 상태에서 잘 수행되어야 한다고 생각할 수 있습니다. QFT 구현의 이 최악의 경우 올바른 동작을 $Verifying$하는 것은 일반적으로 기하급수적으로 어려워(큐비트 수에서) 이 검증이 유용한 크기의 시스템에서 실제로 불가능할 것이라는 우려를 제기합니다. 이 백서에서 우리는 사실 위상 추정, 주기 찾기 및 진폭 추정과 같은 주요 작업에 대해 좋은 $worst$-$case$ 성능을 달성하기 위해 QFT의 좋은 $average$-$case$ 성능만 있으면 된다는 것을 보여줍니다. . 또한 우리는 QFT의 필수 평균 사례 동작을 검증하기 위한 매우 효율적인 절차를 제공합니다.

양자 푸리에 변환(QFT)은 일반적으로 더 큰 양자 계산 내에서 서브루틴으로 사용되는 핵심 프리미티브입니다. 따라서 QFT에 입력되는 상태를 거의 제어할 수 없습니다. 우리는 $average$ 입력 상태에서 QFT의 좋은 성능이 (1) 효율적으로 테스트 가능하고 (2) 위상 추정, 기간 찾기와 같은 QFT 기반 작업에 대해 좋은 $worst$-$case$ 성능을 달성하기에 충분함을 보여줍니다. 및 진폭 추정.

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► 참고 문헌

[1] 스콧 아론슨과 패트릭 랄. 양자 근사 계산, 단순화. 알고리즘의 단순성에 관한 제3차 심포지엄(SOSA) 절차, 24–32페이지, 2020. arXiv:1908.10846.
https : / /doi.org/ 10.1137 / 1.9781611976014.5
arXiv : 1908.10846

[2] Charles H. Bennett, Ethan Bernstein, Gilles Brassard, Umesh Vazirani. 양자 컴퓨팅의 강점과 약점. SIAM Journal on Computing, 26(5):1510–1523, 1997. quant-ph/ 9701001.
https : / /doi.org/ 10.1137 / S0097539796300933
arXiv : 퀀트 -PH / 9701001

[3] Gilles Brassard, Peter Høyer, Michele Mosca 및 Alain Tapp. 양자 진폭 증폭 및 추정. Quantum Computation and Quantum Information: A Millennium Volume, AMS Contemporary Mathematics Series의 305권, 53–74페이지. 2002. quant-ph/0005055.
https : / /doi.org/10.1090/conm/305/05215
arXiv : 퀀트 -PH / 0005055

[4] Chi-Fang Chen과 Fernando GSL Brandão. Trotter 오류에 대한 집중. arXiv:2111.05324, 9년 2021월 XNUMX일.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2111.05324
arXiv : 2111.05324

[5] 리차드 클레브, 아르투르 에커트, 키아라 마키아벨로, 미셸 모스카. 양자 알고리즘을 재검토했습니다. 런던 왕립 학회 회보, A454권, 339–354쪽, 1998년. quant-ph/ 9708016.
https : / /doi.org/ 10.1098 / rspa.1998.0164
arXiv : 퀀트 -PH / 9708016

[6] 돈 코퍼스미스. 양자 인수분해에 유용한 근사 푸리에 변환입니다. IBM 연구 보고서 번호 RC19642, quant-ph/ 0201067, 1994.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​0201067
arXiv : 퀀트 -PH / 0201067

[7] 마커스 다 실바, 올리버 랜든-추기경, 데이비드 풀린. 단층 촬영 없이 양자 장치의 실제 특성화. Physical Review Letters, 107:210404, 2011. arXiv:1104.3835.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.107.210404
arXiv : 1104.3835

[8] Jens Eisert, Dominik Hangleiter, Nathan Walk, Ingo Roth, Damian Markham, Rhea Parekh, Ulysse Chabaud, Elham Kashefi. 양자 인증 및 벤치마킹. Nature Reviews Physics, 2:382–390, 2020. arXiv:1910.06343.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-020-0186-4
arXiv : 1910.06343

[9] Steven T. Flammia와 Yi-Kai Liu. 소수의 Pauli 측정에서 직접 충실도 추정. Physical Review Letters, 106:230501, 2011. arXiv:1104.4695.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.106.230501
arXiv : 1104.4695

[10] András Gilyén, Srinivasan Arunachalam 및 Nathan Wiebe. 더 빠른 양자 기울기 계산을 통해 양자 최적화 알고리즘을 최적화합니다. 30th ACM-SIAM SODA 회보, 페이지 1425–1444, 2019. arXiv:1711.00465.
https : / /doi.org/ 10.1137 / 1.9781611975482.87
arXiv : 1711.00465

[11] 러브 K. 그로버. 데이터베이스 검색을 위한 빠른 양자 역학 알고리즘입니다. 28차 ACM STOC 회보, 212-219페이지, 1996. quant-ph/ 9605043.
https : / /doi.org/ 10.1145 / 237814.237866
arXiv : 퀀트 -PH / 9605043

[12] András Gilyén, Yuan Su, Guang Hao Low 및 Nathan Wiebe. 양자 특이값 변환 및 그 이상: 양자 행렬 산술의 기하급수적 개선. 51st ACM STOC 절차, 193–204, 2019. arXiv:1806.01838.
https : / /doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316366
arXiv : 1806.01838

[13] 스티븐 P. 조던. 수치 기울기 추정을 위한 빠른 양자 알고리즘. Physical Review Letters, 95:050501, 2005. quant-ph/ 0405146.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevLett.95.050501
arXiv : 퀀트 -PH / 0405146

[14] 알렉세이 유. Kitaev. 양자 측정 및 Abelian 안정기 문제. quant-ph/9511026, 12년 1995월 XNUMX일.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​9511026
arXiv : 퀀트 -PH / 9511026

[15] 노아 린든과 로널드 드 울프. 양자 회로에서 적은 수의 큰 오류를 경량으로 감지합니다. Quantum, 5(436), 2021. arXiv:2009.08840.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-20-436
arXiv : 2009.08840

[16] 우르밀라 마하데프. 양자 계산의 고전적 검증. 59차 IEEE FOCS 절차, 259–267페이지, 2018. arXiv:1804.01082.
https : / /doi.org/10.1109/FOCS.2018.00033
arXiv : 1804.01082

[17] John M. Martyn, Zane M. Rossi, Andrew K. Tan 및 Isaac L. Chuang. 양자 알고리즘의 대통합. PRX Quantum, 2:040203, 2021. arXiv.2105.02859.
https : / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040203

[18] 마이클 A. 닐슨과 아이작 L. 추앙. 양자 계산 및 양자 정보. 캠브리지 대학 출판부, 2000.
https : / /doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[19] 패트릭 랄. 위상, 에너지 및 진폭 추정을 위한 더 빠른 일관된 양자 알고리즘. 양자, 5(566), 2021. arXiv:2103.09717.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-10-19-566
arXiv : 2103.09717

[20] 피터 W. 쇼어. 양자 컴퓨터에서 소인수 분해 및 이산 대수를 위한 다항 시간 알고리즘. SIAM Journal on Computing, 26(5):1484–1509, 1997. FOCS'94의 이전 버전. quant-ph/ 9508027.
https : / /doi.org/ 10.1137 / S0097539795293172
arXiv : 퀀트 -PH / 9508027

[21] Qi Zhao, You Zhou, Alexander F. Shaw, Tongyang Li, and Andrew M. Childs. 무작위 입력을 사용한 해밀턴 시뮬레이션. arXiv:2111.04773, 8년 2021월 XNUMX일.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2111.04773
arXiv : 2111.04773

인용

[1] Joran van Apeldoorn, Arjan Cornelissen, András Gilyén 및 Giacomo Nannicini, "국가 준비 단위를 사용한 양자 단층 촬영", arXiv : 2207.08800.

위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2022-12-08 04:24:57). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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