무작위 측정을 통한 빠른 양자 회로 절단

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앵거스 로우^1,2, 마티야 메드비도비치^1,3,4, 앤서니 헤이즈¹, 리 J. 오리어던¹, 토마스 R. 브롬리¹, 후안 미구엘 아라졸라¹, 그리고 네이슨 킬로런¹

¹ON 토론토 Xanadu, 캐나다 M5G 2C8
²매사추세츠 공과 대학 이론 물리학 센터, Cambridge, MA, 02139, USA
³전산양자물리학센터, Flatiron Institute, New York, NY, 10010, USA
⁴컬럼비아 대학교 물리학과, 뉴욕, 10027, 미국

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추상

우리는 단일 장치에서 사용할 수 있는 물리적 큐비트 수 이상으로 양자 계산의 크기를 확장하는 새로운 방법을 제안합니다. 이는 측정 및 준비 채널을 무작위로 삽입하여 대규모 회로의 출력 상태를 개별 장치 전반에 걸쳐 분리 가능한 상태로 표현함으로써 달성됩니다. 우리의 방법은 무작위 측정을 사용하여 $widetilde{O}(4^k / varepsilon ^2)$의 샘플 오버헤드를 발생시킵니다. 여기서 $varepsilon $는 계산의 정확도이고 $k$는 병렬 와이어 수입니다. 더 작은 하위 회로를 얻기 위해 "절단"합니다. 또한 모든 비교 가능한 절차에 대해 $Omega(2^k / varepsilon ^2)$의 정보 이론적 하한을 표시합니다. 우리는 기술을 사용하여 $p$ 얽힘 레이어가 있는 QAOA(양자 근사 최적화 알고리즘)의 회로가 대략 $2^{O(pkappa)의 오버헤드로 원래 큐비트 수의 일부에 있는 회로로 시뮬레이션될 수 있음을 보여줍니다. }$, 여기서 $kappa$는 최적화 문제를 인코딩하는 그래프의 알려진 균형 정점 구분 기호의 크기입니다. 우리는 이전 작업과 비교하여 QAOA에 적용된 방법을 사용하여 실질적인 속도 향상에 대한 수치적 증거를 얻습니다. 마지막으로 $30$ 큐비트 문제의 변형 에너지를 평가하고 $129$ 큐비트 문제를 수행하기 위해 $62$ 큐비트 시뮬레이터를 사용하여 클러스터 그래프의 대규모 QAOA 문제에 회로 절단 절차를 적용하는 실제 타당성을 조사합니다. -큐비트 최적화.

► BibTeX 데이터

@article{Lowe2023fastQuantumcircuit, doi = {10.22331/q-2023-03-02-934}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-03-02-934}, title = {빠른 양자 무작위 측정을 이용한 회로 절단}, 저자 = {Lowe, Angus 및 Medvidovi{'{c}}, Matija 및 Hayes, Anthony 및 O'Riordan, Lee J. 및 Bromley, Thomas R. 및 Arrazola, Juan Miguel 및 Killoran, Nathan }, 저널 = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, 출판사 = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, 권 = {7}, 페이지 = {934}, 월 = 2023월, 연도 = {XNUMX} }

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타임 스탬프 : 2023 년 3 월 2 일

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반올림 약속을 통한 열 상태 준비

QCD의 상위 쿼크가 있는 양자 정보

체비쇼프 보간법을 사용하여 트로터 시뮬레이션의 정확도 향상

분자 관측 가능 항목의 내결함성 양자 계산

노이즈 편향 맞춤형 컬러 코드를 위한 셀룰러 오토마톤 디코더

범용 양자 컴퓨팅 능력 결정: 차원 표현성을 통한 제어 가능성 테스트

전형성의 상관관계와 정확한 촉매 엔트로피 추측에 대한 긍정적 해법

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