事前・事後処理を考慮した量子回路分解

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2023-06-22
• タイトル: 事前・事後処理を考慮した量子回路分解
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Quantum channel decomposition with pre- and post-selection
• 言語: jpn
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 日立製作所研究開発グループ基礎研究センタ／慶應義塾大学量子コンピューティングセンター
• 著者所属: 三菱ケミカルグループ／慶應義塾大学量子コンピューティングセンター
• 著者所属: 株式会社豊田中央研究所／慶應義塾大学量子コンピューティングセンター
• 著者所属: 慶應義塾大学理工学部物理情報工学科／慶應義塾大学量子コンピューティングセンター
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Center for Exploratory Research, Research and Development Group, Hitachi, Ltd. / Quantum Computing Center, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Mitsubishi Chemical Corporation, Science & Innovation Center / Quantum Computing Center, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Toyota Central R&D Labs., Inc. / Quantum Computing Center, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Department of Applied Physics and Physico-Informatics, Keio University / Quantum Computing Center, Keio University
• 著者名: 長井, 遼; 菅野, 志優; 佐藤, 勇気; 山本, 直樹
• 著者名(英): Ryo, Nagai; Shu, Kanno; Yuki, Sato; Naoki, Yamamoto
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 近年，実装困難（あるいは理想的）な量子回路を比較的実装が容易（あるいは現実的）な量子回路に分解するテクニック（量子回路分解）が注目されている．しかしながら，素朴な分解ではターゲットの量子回路のサイズに対して指数種の量子回路の実装が必要となるという問題がある．本研究では，量子回路の初状態および終状態に制約がある場合に，分解のコストがどの程度削減されるかを調べた．具体的には，始状態および終状態の制約条件と分解に要する回路種数の関係を明らかにし，その場合の分解公式を導出した．また，今回提案する分解手法を Quantum linear solver algorithm に適応し，量子回路が大幅に簡単化できることを示す．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: The quantum channel decomposition techniques, which contain the so-called probabilistic error cancellation and gate/wire cutting, are powerful approach for simulating a hard-to-implement (or an ideal) unitary operation by concurrently executing relatively easy-to-implement (or noisy) quantum channels. However, such virtual simulation necessitates an exponentially large number of decompositions, thereby significantly limiting their practical applicability. This paper proposes a channel decomposition method for target unitaries that have their input and output conditioned on specific quantum states, namely unitaries with pre- and post-selection. Specifically, we explicitly determine the requisite number of decomposing channels, which could be significantly smaller than the selection-free scenario. Furthermore, we elucidate the structure of the resulting decomposed unitary. We demonstrate an application of this approach to the quantum linear solver algorithm, highlighting the efficacy of the proposed method.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA12894105
• 書誌情報: 研究報告量子ソフトウェア（QS）; 巻 2023-QS-9, 号 15, p. 1-7, 発行日 2023-06-22
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2435-6492
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会