时间最优多量子比特门的合成与编译
量子物理
2023-04-26 v2
摘要
我们开发了一种方法，用于在具有全连接、固定伊辛型相互作用的量子计算平台上合成一类纠缠多量子比特门。对相互作用灵活性的唯一要求是它能够针对单个量子比特开启和关闭。我们的方法给出了多量子比特门的时间最优实现。我们通过数值演示表明，多量子比特门的总时间随量子比特数量近似线性缩放。将此门合成作为子程序，我们提供了重要用例的编译策略：(i) 我们证明任意 量子比特上的 Clifford 电路可在不需要辅助量子比特的情况下使用至多 个多量子比特门实现，(ii) 我们以类似方式分解量子傅里叶变换，(iii) 我们编译了分子动力学的模拟，以及 (iv) 我们提出了一种使用时序最优多量子比特门编译对角酉矩阵的方法，作为迈向一般酉矩阵的一步。作为动机，我们详细讨论了一种基于磁梯度诱导耦合 (MAGIC) 的微波控制离子阱架构，用于产生伊辛型相互作用。
引用
@article{arxiv.2206.06387,
title = {Synthesis of and compilation with time-optimal multi-qubit gates},
author = {Pascal Baßler and Matthias Zipper and Christopher Cedzich and Markus Heinrich and Patrick H. Huber and Michael Johanning and Martin Kliesch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.06387},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 7 figures, v2: improved section 3.2.3 + new example