On the role of entanglement in qudit-based circuit compression
Notice bibliographique
Résumé
Gate-based universal quantum computation is formulated in terms of two types of operations: local single-qubit gates, which are typically easily implementable, and two-qubit entangling gates, whose faithful implementation remains one of the major experimental challenges since it requires controlled interactions between individual systems. To make the most of quantum hardware it is crucial to process information in the most efficient way. One promising avenue is to use higher-dimensional systems, qudits, as the fundamental units of quantum information, in order to replace a fraction of the qubit-entangling gates with qudit-local gates. Here, we show how the complexity of multi-qubit circuits can be lowered significantly by employing qudit encodings, which we quantify by considering exemplary circuits with exactly known (multi-qubit) gate complexity. We discuss general principles for circuit compression, derive upper and lower bounds on the achievable advantage, and highlight the key role played by entanglement and the available gate set. Explicit experimental schemes for photonic as well as for trapped-ion implementations are provided and demonstrate a significant expected gain in circuit performance for both platforms.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,004 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».