ランダム化された測定による高速量子回路切断

プラトン再発行

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アンガス・ロウ^1,2, マティヤ・メドビドビッチ^1,3,4、アンソニー・ヘイズ¹、リー・J・オリオーダン¹、トーマス・R・ブロムリー¹、フアン・ミゲル・アラソラ¹、ネイサン・キロラン¹

¹Xanadu、トロント、ON、M5G 2C8、カナダ
²理論物理学センター、マサチューセッツ工科大学、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、02139、米国
³計算量子物理学センター、フラットアイアン研究所、ニューヨーク、ニューヨーク、10010、米国
⁴物理学科、コロンビア大学、ニューヨーク、10027、米国

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抽象

単一のデバイスで利用可能な物理量子ビットの数を超えて量子計算のサイズを拡張する新しい方法を提案します。これは、測定と準備のチャネルをランダムに挿入して、大規模な回路の出力状態を個別のデバイス間で分離可能な状態として表現することによって実現されます。私たちの方法はランダム化された測定を採用し、サンプルのオーバーヘッドは $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$ になります。ここで、$varepsilon $ は計算の精度で、$k$ は並列ワイヤの数です。より小さなサブ回路を得るために「カット」します。また、同等の手順に対して $Omega(2^k / varepsilon ^2)$ の情報理論的下限も示します。私たちの技術を使用して、量子近似最適化アルゴリズム (QAOA) の $p$ エンタングルレイヤーを使用した回路が、元の量子ビット数の一部の回路によって、およそ $2^{O(pkappa) のオーバーヘッドでシミュレートできることを示します。ここで、$kappa$ は、最適化問題をエンコードするグラフの既知の平衡頂点セパレータのサイズです。以前の研究と比較して、QAOAに適用された方法を使用して、実際のスピードアップの数値的証拠を取得します。最後に、30 ドルのキュービットシミュレータを使用して 129 ドルのキュービット問題の変分エネルギーを評価し、62 ドルのテストを実行することにより、クラスター化されたグラフ上の大規模な QAOA 問題に回路切断手順を適用する実用的な実現可能性を調査します。 -量子ビットの最適化。

►BibTeXデータ

@article{Lowe2023fastquantumcircuit, doi = {10.22331/q-2023-03-02-934}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-02-934}, title = {高速量子ランダム化された測定による回路切断}、著者 = {Lowe、Angus、Medvidovi{'{c}}、Matija と Hayes、Anthony と O'Riordan、Lee J. と Bromley、Thomas R. と Arrazola、Juan Miguel と Killoran、Nathan }、ジャーナル = {{Quantum}}、issn = {2521-327X}、出版社 = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}、巻 = {7}、ページ = {934}、月 = 2023 月、年 = {XNUMX} }

►参照

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