1Instituto de Física Teórica, Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, Alemania
2Instituto de Inspiración Cuántica y Optimización Cuántica, Universidad Tecnológica de Hamburgo, Alemania
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Resumen
Las interacciones entrelazadas de múltiples qubits surgen de forma natural en varias plataformas de computación cuántica y prometen ventajas sobre las puertas tradicionales de dos qubits. En particular, se puede utilizar una interacción fija de tipo Ising de múltiples qubits junto con puertas X de un solo qubit para sintetizar puertas ZZ globales (puertas GZZ). En este trabajo, primero mostramos que la síntesis de puertas cuánticas que son óptimas en el tiempo es NP-dura. En segundo lugar, proporcionamos construcciones explícitas de puertas multiqubit especiales de tiempo óptimo. Tienen tiempos de puerta constantes y se pueden implementar con muchas capas X-gate linealmente. En tercer lugar, desarrollamos un algoritmo heurístico con tiempo de ejecución polinomial para sintetizar puertas rápidas de múltiples qubits. Cuarto, derivamos los límites superior e inferior del tiempo de puerta óptimo de GZZ. Basándonos en construcciones explícitas de puertas GZZ y estudios numéricos, conjeturamos que cualquier puerta GZZ se puede ejecutar en un tiempo O($n$) para $n$ qubits. Nuestro algoritmo de síntesis heurística conduce a tiempos de puerta GZZ con una escala similar, que es óptima en este sentido. Esperamos que nuestra síntesis eficiente de puertas rápidas de múltiples qubits permita una ejecución de algoritmos cuánticos más rápida y, por lo tanto, también más resistente a errores.
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- Fuente: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-03-13-1279/
