Efficient deterministic preparation of quantum states using decision diagrams

量子 计算机科学 影响图 理论计算机科学 统计物理学 物理 量子力学 人工智能 决策树
作者
Fereshte Mozafari,Giovanni De Micheli,Yuxiang Yang
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:106 (2) 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physreva.106.022617
摘要

Loading classical data into quantum registers is one of the most important primitives of quantum computing. While the complexity of preparing a generic quantum state is exponential in the number of qubits, in many practical tasks the state to prepare has a certain structure that allows for faster preparation. In this paper, we consider quantum states that can be efficiently represented by (reduced) decision diagrams, a versatile data structure for the representation and analysis of Boolean functions. We design an algorithm that utilises the structure of decision diagrams to prepare their associated quantum states. Our algorithm has a circuit complexity that is linear in the number of paths in the decision diagram. Numerical experiments show that our algorithm reduces the circuit complexity by up to 31.85% compared to the state-of-the-art algorithm, when preparing generic $n$-qubit states with different degrees of non-zero amplitudes. Additionally, for states with sparse decision diagrams, including the initial state of the quantum Byzantine agreement protocol, our algorithm reduces the number of CNOTs by 86.61% $\sim$ 99.9%.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
jiang完成签到 ,获得积分10
刚刚
掬掬完成签到,获得积分10
刚刚
岩鹰完成签到,获得积分10
刚刚
瑾年发布了新的文献求助10
刚刚
欧阳小司完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
NBS完成签到,获得积分10
1秒前
无花果应助白诺言采纳,获得10
1秒前
田様应助yuguoqwq采纳,获得10
1秒前
秋秋儿完成签到,获得积分10
2秒前
15122303完成签到,获得积分10
2秒前
bob完成签到 ,获得积分10
2秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
2秒前
qiaokizhang完成签到,获得积分10
2秒前
Lillian完成签到,获得积分10
2秒前
zhao完成签到,获得积分10
3秒前
老实的安阳完成签到,获得积分20
3秒前
4秒前
yushanriqing完成签到,获得积分10
4秒前
舒克完成签到,获得积分10
4秒前
学术长颈鹿完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
djm完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
董甜梦完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
ziyue发布了新的文献求助10
6秒前
ANG发布了新的文献求助10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
zz完成签到,获得积分10
7秒前
xixia发布了新的文献求助10
7秒前
情怀应助fengzi151采纳,获得10
7秒前
MM完成签到 ,获得积分10
8秒前
努努发布了新的文献求助10
8秒前
SciGPT应助刘云采纳,获得10
8秒前
冬叶完成签到,获得积分10
9秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
零知识完成签到 ,获得积分10
9秒前
雾1206完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5698993
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5128246
关于积分的说明 15223758
捐赠科研通 4853988
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604401
邀请新用户注册赠送积分活动 1555903
关于科研通互助平台的介绍 1514243