An efficient magic state approach to small angle rotations
An efficient magic state approach to small angle rotations
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一种有效的小角度旋转魔法状态方法
DOI：
10.1088/2058-9565/1/1/015007
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发表时间：
2016
影响因子：
6.7
通讯作者：
Campbell E
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Campbell E
标准的纠错技术只提供了一个量子存储器，需要额外的小工具来执行计算。量子算法的核心是小角度旋转，只要提供一种非常规的魔态，就可以容错地实现。我们提出了一个低成本的蒸馏程序来制备这些小角度的幻态。我们的协议建立在Duclos-Cianci和Poulin（2015 Phys.Rev.A91042315）的工作基础上，通过压缩他们的电路。此外，我们提出了一种稀释魔态的方法，降低了与非常小的角度旋转相关的成本。我们量化性能的预期数量的噪音魔术状态消耗每旋转，并与其他协议进行比较。对于中等大小的角度，我们的协议提供了一个因素24的最知名的门合成协议和一个因素2的Duclos-Cianci和Poulin协议的改进。对于非常小的角度旋转，稀释方案大大降低了成本，比竞争对手提高了几个数量级。也存在一个中间制度的小，但不是很小，角度，我们的方法给出了一个边际改善门合成。我们将讨论如何不同的性能指标可能会改变这些结论。
Standard error-correction techniques only provide a quantum memory and need extra gadgets to perform computation. Central to quantum algorithms are small angle rotations, which can be fault-tolerantly implemented given a supply of an unconventional species of magic state. We present a low-cost distillation routine for preparing these small angle magic states. Our protocol builds on the work of Duclos-Cianci and Poulin (2015 Phys. Rev. A 91 042315) by compressing their circuit. Additionally, we present a method of diluting magic states that reduces costs associated with very small angle rotations. We quantify performance by the expected number of noisy magic states consumed per rotation, and compare with other protocols. For modest-sized angles, our protocols offer a factor 24 improvement over the best-known gate synthesis protocols and a factor 2 over the Duclos-Cianci and Poulin protocol. For very small angle rotations, the dilution protocol dramatically reduces costs, giving several orders magnitude improvement over competitors. There also exists an intermediary regime of small, but not very small, angles where our approach gives a marginal improvement over gate synthesis. We discuss how different performance metrics may alter these conclusions.
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