用于计算二维目标电磁散射截面的量子线性系统算法的具体资源分析
量子物理
2017-01-30 v2
摘要
我们提供了量子线性系统算法（QLSA）[Phys. Rev. Lett. 103, 150502 (2009)] 的逻辑资源需求的详细估计，包括最近描述的改进 [Phys. Rev. Lett. 110, 250504 (2013)]。我们的资源估计基于标准的量子计算量子电路模型；它们包含电路宽度、电路深度、所用量子比特和辅助量子比特的数量，以及基本量子门操作的总数量，还有来自标准集合 {X, Y, Z, H, S, T, CNOT} 中每个基本容错门的更具体门计数。为了进行这些估计，我们采用了一种结合手动分析与通过 Quipper 量子编程语言和编译器生成的自动估计的方法。我们的估计涉及示例问题规模 N=332,020,680，根据粗略的大O复杂度比较，超过该规模后 QLSA 预计比已知最好的经典线性系统求解算法运行更快。对于此问题规模，若忽略预言机成本，期望的计算精度 0.01 需要约 340 的电路宽度和 量级的电路深度；若包含预言机成本，则电路宽度和深度分别为 和 量级，这表明通常被忽略的预言机资源是相当可观的。除了提供详细的逻辑资源估计外，本文的目的还在于通过量子算法的实际电路实现来明确展示这些大得惊人的数字是如何产生的。尽管随着更高效的高级量子计算技术的发展，我们的估计可能被证明是保守的，但它们仍为旨在降低资源需求的研究提供了有效基线，意味着算法要变得实用，必须将资源减少多个数量级。
引用
@article{arxiv.1505.06552,
title = {Concrete resource analysis of the quantum linear system algorithm used to compute the electromagnetic scattering cross section of a 2D target},
author = {Artur Scherer and Benoît Valiron and Siun-Chuon Mau and Scott Alexander and Eric van den Berg and Thomas E. Chapuran},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.06552},
year = {2017}
}
备注
37 pages, 40 figures