用于制备任意与高度稀疏混合量子态的量子电路合成

本文探讨了制备混合量子态的挑战——既包括一般意义上的任意态，也包括高度稀疏态——这是一个比纯态制备受到关注少得多的领域。我们提出了两类电路合成方法：一类基于将密度矩阵构造为纯态的混合，另一类基于纯化。为了提高预处理效率和生成电路的复杂度，我们提出了一种基于 Cholesky 分解的新策略，该策略具有显著优势，特别是当目标密度矩阵高度或极度稀疏时。此外，通过利用带阈值丢弃的不完全 Cholesky 分解，我们引入了一种构建目标密度矩阵高保真近似的实用方法。该方法能够以可忽略或仅轻微的保真度损失为代价，大幅降低电路复杂度。