일관된 다중 시작 최적화를 통한 양자 회로의 효율적인 변형 합성

일관된 다중 시작 최적화를 통한 양자 회로의 효율적인 변형 합성

타임 스탬프 : 4 년 2023 월 7 일 오전 56시 XNUMX 분
소스 노드 : 2634315

Nikita A. Nemkov, Evgeniy O. Kiktenko, Ilia A. Luchnikov, Aleksey K. Fedorov

러시아 양자 센터, Skolkovo, Moscow 143026, Russia
국립 과학 기술 대학교 "MISIS", 모스크바 119049, 러시아

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추상

CNOT 게이트와 임의의 단일 큐비트(1q) 게이트로 구성된 게이트 세트로의 변이 양자 회로 합성 문제를 고려하여 CNOT 수의 최소화를 주요 목표로 합니다. 먼저 복잡도의 조합 폭발로 고통받는 이산 아키텍처 검색과 함께 1q 게이트에 대한 최적화는 로컬 최소값의 편재성으로 인해 중요한 장애물이 될 수 있습니다(변형 양자 알고리즘의 맥락에서 잘 알려져 있지만 변형 컴파일의 컨텍스트). 이 문제를 심각하게 생각하면서 초기 조건에 대한 광범위한 검색을 접근 방식의 필수 부분으로 만듭니다. 우리가 제안하는 또 다른 핵심 아이디어는 ID 게이트와 CNOT 게이트 사이를 보간할 수 있는 매개변수화된 2큐비트(1q) 제어 위상 게이트를 사용하고 최적화와 공동으로 실행할 수 있는 이산 아키텍처 검색의 지속적인 완화를 허용하는 것입니다. 1q 게이트 이상. 1q 게이트와 함께 아키텍처의 일관된 최적화는 실제로 놀랍도록 잘 작동하는 것으로 보이며 때로는 8q 게이트 단독(고정된 최적 아키텍처의 경우)보다 최적화를 능가하기도 합니다. 예시 및 응용 프로그램으로 가장 가까운 이웃 토폴로지에서 3q Toffoli 게이트의 3 CNOT 및 T 깊이 4 분해를 유도하고 별 모양의 4 CNOT 게이트 개선을 포함하여 모든 1q 토폴로지에서 5q Toffoli 게이트의 알려진 최상의 분해를 재발견합니다. 48개의 CNOT 게이트가 있는 가장 가까운 이웃 토폴로지에서 5q Toffoli 게이트의 분해를 제안합니다. 또한 ibm_qx_mapping 데이터베이스의 여러 XNUMXq 양자 회로에 대한 접근 방식의 성능을 벤치마킹하여 기존 소프트웨어와 매우 경쟁력이 있음을 보여줍니다. 이 작업에서 개발된 알고리즘은 Python 패키지 CPFlow로 제공됩니다.

🇺🇦 퀀텀은 2022년 우크라이나 침공, 인명 피해, 러시아군이 자행한 전쟁 범죄를 강력히 규탄합니다. 러시아 기관에 기반을 둔 저자의 논문 게시에 대한 정책에 대한 자세한 내용은 이 게시물보기. 

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인용

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-05-07 12:15:04). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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