As standard data loading processes, quantum state preparation and block-encoding are critical and necessary processes for quantum computing applications, including quantum machine learning, Hamiltonian simulation, and many others. Yet, existing protocols suffer from poor robustness under device imperfection, thus limiting their practicality for real-world applications. Here, this limitation is overcome based on a fanin process designed in a tree-like bucket-brigade architecture. It suppresses the error propagation between different branches, thus exponentially improving the robustness compared to existing depth-optimal methods. Moreover, the approach here simultaneously achieves the state-of-the-art fault-tolerant circuit depth, gate count, and STA. As an example of application, we show that for quantum simulation of geometrically local Hamiltonian, the code distance of each logic qubit can potentially be reduced exponentially using our technique. We believe that our technique can significantly enhance the power of quantum computing in the near-term and fault-tolerant regimes.


翻译:作为标准的数据加载过程,量子态制备与块编码是量子计算应用(包括量子机器学习、哈密顿量模拟等)中关键且必要的步骤。然而,现有协议在器件缺陷下鲁棒性较差,从而限制了其在实际应用中的可行性。本文基于树状桶链架构中设计的扇入过程克服了这一局限。该方法抑制了不同分支间的误差传播,与现有深度最优方法相比,鲁棒性呈指数级提升。此外,本文方法同时实现了最先进的容错电路深度、门数量及STA指标。作为应用示例,我们证明在几何局部哈密顿量的量子模拟中,使用本技术可使每个逻辑量子位的码距实现指数级潜在缩减。我们相信,该技术将显著增强近期及容错体系下量子计算的能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,目前某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
23+阅读 · 2023年5月10日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年6月20日
【WWW2021】场矩阵分解机推荐系统
专知会员服务
33+阅读 · 2021年2月27日
AAAI 2022 | ProtGNN:自解释图神经网络
专知
10+阅读 · 2022年2月28日
CosFace: Large Margin Cosine Loss for Deep Face Recognition论文笔记
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年4月25日
MNIST入门:贝叶斯方法
Python程序员
23+阅读 · 2017年7月3日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
23+阅读 · 2023年5月10日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年6月20日
【WWW2021】场矩阵分解机推荐系统
专知会员服务
33+阅读 · 2021年2月27日
相关资讯
AAAI 2022 | ProtGNN:自解释图神经网络
专知
10+阅读 · 2022年2月28日
CosFace: Large Margin Cosine Loss for Deep Face Recognition论文笔记
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年4月25日
MNIST入门:贝叶斯方法
Python程序员
23+阅读 · 2017年7月3日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员