Amplituduppskattning från kvantsignalbehandling

Amplituduppskattning från kvantsignalbehandling

Tidsstämpel: 2 mars 2023 12:06
Källnod: 1988374

Patrick Rall1 och Bryce Fuller2

1IBM Quantum, MIT-IBM Watson AI Lab, Cambridge, Massachusetts 02142, USA
2IBM Quantum, Thomas J Watson Research Center, Yorktown Heights, New York 10598, USA

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Algoritmer för amplituduppskattning är baserade på Grovers algoritm: alternerande reflektioner om ingångstillståndet och det önskade resultatet. Men tänk om vi ges möjligheten att utföra godtyckliga rotationer, istället för bara reflektioner? I denna situation finner vi att kvantsignalbehandling låter oss uppskatta amplituden på ett mer flexibelt sätt. Vi utnyttjar denna teknik för att ge förbättrade och förenklade algoritmer för många amplituduppskattningar: vi utför oförstörande uppskattning utan några antaganden om amplituden, utvecklar en algoritm med förbättrad prestanda i praktiken, presenterar en ny metod för opartisk amplituduppskattning, och ger slutligen en enklare metod för handel med kvantkretsdjup för fler upprepningar av kortslutningar.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] Arjan Cornelissen, Yassine Hamoudi A Sublinear-Time Quantum Algorithm for Approximating Partition Functions arXiv:2207.08643 Proceedings of the 34th Symposium on Discrete Algorithms (SODA) (2022).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611977554.ch46
arXiv: 2207.08643

[2] Joran van Apeldoorn, Arjan Cornelissen, András Gilyén, Giacomo Nannicini Kvanttomografi med hjälp av statliga förberedande enheter arXiv:2207.08800 Proceedings of the 34th Symposium on Discrete Algorithms (SODA) (2022).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611977554.ch47
arXiv: 2207.08800

[3] Yunpeng Zhao, Haiyan Wang, Kuai Xu, Yue Wang, Ji Zhu, Feng Wang Adaptive Algorithm for Quantum Amplitude Estimation arXiv:2206.08449 (2022).
arXiv: 2206.08449

[4] Alberto Manzano, Daniele Musso, Álvaro Leitao Real Quantum Amplitude Estimation arXiv:2204.13641 EPJ Quantum Technol. 10, 2 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1140/​epjqt/​s40507-023-00159-0
arXiv: 2204.13641

[5] Ansis Rosmanis Hybrid Quantum-Classical Search Algorithms arXiv:2202.11443 (2022).
arXiv: 2202.11443

[6] Jiasu Wang, Yulong Dong, Lin Lin Om energilandskapet för symmetrisk kvantsignalbehandling arXiv:2110.04993 Quantum 6, 850 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-11-03-850
arXiv: 2110.04993

[7] Noah Linden, Ronald de Wolf Verifiering av genomsnittsfall av Quantum Fourier-transformen möjliggör värsta fall-fasuppskattning arXiv:2109.10215 Quantum 6, 872 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-12-07-872
arXiv: 2109.10215

[8] Tudor Giurgica-Tiron, Sonika Johri, Iordanis Kerenidis, Jason Nguyen, Neal Pisenti, Anupam Prakash, Ksenia Sosnova, Ken Wright, William Zeng Lågt djup amplituduppskattning på en fångade jonkvantdator arXiv:2109.09685, Physical Research 4, Physical Research 033034, .
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.033034
arXiv: 2109.09685

[9] John M. Martyn, Zane M. Rossi, Andrew K. Tan, Isaac L. Chuang A Grand Unification of Quantum Algorithms arXiv:2105.02859 PRX Quantum 2, 040203 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040203
arXiv: 2105.02859

[10] Patrick Rall Faster Coherent Quantum Algoritms for Fase, Energy and Amplitude Estimation arXiv:2103.09717 Quantum 5, 566 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-10-19-566
arXiv: 2103.09717

[11] Tudor Giurgica-Tironc, Iordanis Kerenidisa, Farrokh Labibd, Anupam Prakash och William Zeng Lågdjupsalgoritmer för uppskattning av kvantamplitud arXiv:2012.03348 Quantum 6, 745 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-27-745
arXiv: 2012.03348

[12] Ramgopal Venkateswaran, Ryan O'Donnell Quantum Approximate Counting with Noadaptive Grover Iterations arXiv:2010.04370 38th International Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science (STACS) (2020).
https: / / doi.org/ 10.4230 / LIPIcs.STACS.2021.59
arXiv: 2010.04370

[13] Srinivasan Arunachalam, Vojtech Havlicek, Giacomo Nannicini, Kristan Temme, Pawel Wocjan Enklare (klassisk) och snabbare (kvant) algoritmer för Gibbs partitionsfunktioner arXiv:2009.11270 Quantum 6, 789 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-09-01-789
arXiv: 2009.11270

[14] Kwangmin Yu, Hyunkyung Lim, Pooja Rao, Dasol Jin Jämförelse av amplituduppskattningsalgoritmer genom implementering arXiv:2005.05300 (2020).
arXiv: 2005.05300

[15] Rui Chao, Dawei Ding, Andras Gilyen, Cupjin Huang, Mario Szegedy Hitta vinklar för kvantsignalbehandling med maskinprecision arXiv:2003.02831 (2020).
arXiv: 2003.02831

[16] Kouhei Nakaji Faster Amplitude Estimation arXiv:2003.02417 QIC20.13-14-2 (2020).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC20.13-14-2
arXiv: 2003.02417

[17] Lin Lin, Yu Tong. Nästan optimal marktillståndsberedning Quantum 4, 372 arXiv:2002.12508 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-14-372
arXiv: 2002.12508

[18] Dmitry Grinko, Julien Gacon, Christa Zoufal, Stefan Woerner Iterative Quantum Amplitude Estimation npj Quantum Inf 7, 52 arXiv:1912.05559 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00379-1
arXiv: 1912.05559

[19] Scott Aaronson, Patrick Rall. Quantum Approximate Counting, förenklat symposium om enkelhet i algoritmer. 2020, 24-32 arXiv:1908.10846 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611976014.5
arXiv: 1908.10846

[20] Aram W. Harrow, Annie Y. Wei. Adaptiv kvantsimulerad glödgning för Bayesiansk inferens och uppskattning av partitionsfunktioner Proc. av SODA 2020 arXiv:1907.09965 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1.9781611975994.12
arXiv: 1907.09965

[21] Yohichi Suzuki, Shumpei Uno, Rudy Raymond, Tomoki Tanaka, Tamiya Onodera, Naoki Yamamoto Amplituduppskattning utan fasuppskattning arXiv:1904.10246 Quantum Information Processing, 19, 75 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-019-2565-2
arXiv: 1904.10246

[22] Jeongwan Haah Product Decomposition of Periodic Functions in Quantum Signal Processing Quantum 3, 190. arXiv:1806.10236 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-10-07-190
arXiv: 1806.10236

[23] András Gilyén, Yuan Su, Guang Hao Low, Nathan Wiebe Kvantsingular värdetransformation och bortom: exponentiella förbättringar för kvantmatrisaritmetik arXiv:1806.01838 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316366
arXiv: 1806.01838

[24] András Gilyén, Yuan Su, Guang Hao Low, Nathan Wiebe Kvantsingular värdetransformation och bortom: exponentiella förbättringar för kvantmatrisaritmetik Proceedings of the 51st Annual ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing (STOC 2019) Sidor 193–204 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3313276.3316366

[25] Guang Hao Low, Isaac L. Chuang Hamiltonian Simulation by Uniform Spectral Amplification arXiv:1707.05391 (2017).
arXiv: 1707.05391

[26] Guang Hao Low, Isaac L. Chuang Hamiltonian Simulation by Qubitization Quantum 3, 163 arXiv:1610.06546 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-07-12-163
arXiv: 1610.06546

[27] Guang Hao Low, Isaac L. Chuang Optimal Hamiltonian Simulering av Quantum Signal Processing Phys. Rev. Lett. 118, 010501 arXiv:1606.02685 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.010501
arXiv: 1606.02685

[28] Earl T. Campbell, Joe O'Gorman En effektiv magisk tillståndsmetod för små vinkelrotationer Quantum Science and Technology, 1, 015007 arXiv:1603.04230 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​1/​1/​015007
arXiv: 1603.04230

[29] Guang Hao Low, Theodore J. Yoder, Isaac L. Chuang Metodiken för resonanta ekvikantiga sammansatta kvantportar arXiv:1603.03996 Phys. Rev. X 6, 041067 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.041067
arXiv: 1603.03996

[30] Ashley Montanaro Quantum speedup av Monte Carlo metoder Proc. Roy. Soc. Ser. A, vol. 471 nr. 2181 arXiv:1504.06987 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2015.0301
arXiv: 1504.06987

[31] Theodore J. Yoder, Guang Hao Low, Isaac L. Chuang Kvantsökning med fast punkt med ett optimalt antal frågor arXiv:1409.3305 Phys. Rev. Lett. 113, 210501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.210501
arXiv: 1409.3305

[32] Itai Arad, Alexei Kitaev, Zeph Landau, Umesh Vazirani "En områdeslag och subexponentiell algoritm för 1D-system" arXiv:1301.1162.
arXiv: 1301.1162

[33] J. Demeyer "Diofantiska uppsättningar över polynomringar och Hilberts tionde problem för funktionsfält" Doktorsavhandling vid Gent. (2007).

[34] Gilles Brassard, Peter Hoyer, Michele Mosca, Alain Tapp Quantum Amplitude Amplification and Estimation Quantum Computation and Quantum Information, 305:53-74 arXiv:quant-ph/​0005055 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1090 / conm / 305 / 05215
arXiv: kvant-ph / 0005055

[35] Ashwin Nayak, Felix Wu. Kvantfrågekomplexiteten för att approximera medianen och relaterad statistik arXiv:quant-ph/​9804066 Proceedings of the 31st Annual ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing (STOC 1999) Sidor 384-393 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 301250.301349
arXiv: kvant-ph / 9804066

[36] Theodore Rivlin An Introduction to the Approximation of Functions SIAM Review Vol. 12, Iss. 2 Dover Publications, Inc. New York. (1969).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1012069

[37] C. Clopper, E. Pearson Användningen av förtroende- eller fiducialgränser illustreras i fallet med binomial, Biometrika, vol. 26, nr. 4, s. 404–413. (1934).
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2331986

Citerad av

[1] Xin Wang, Youle Wang, Zhan Yu och Lei Zhang, "Quantum Phase Processing: Transform and Extract Eigen-Information of Quantum Systems", arXiv: 2209.14278, (2022).

[2] Yongming Li och Ariel Neufeld, "Quantum Monte Carlo-algoritm för att lösa Black-Scholes PDEs för högdimensionell prissättning av optioner inom finans och dess bevis på att övervinna dimensionalitetens förbannelse", arXiv: 2301.09241, (2023).

[3] Adam Callison och Dan E. Browne, "Förbättrad maximal sannolikhet kvantamplituduppskattning", arXiv: 2209.03321, (2022).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-03-02 17:08:11). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

Det gick inte att hämta Crossref citerade data under senaste försöket 2023-03-02 17:08:09: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2023-03-02-937 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen.

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal