Nakata, Yoshifumi; Koashi, Masato; Murao, Mio: Generating a state t-design by diagonal quantum circuits. In: New Journal of Physics 16 (2014), 53043. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/16/5/053043
Zusammenfassung: | |
We investigate protocols for generating a state t-design by using a fixed separable initial state and a diagonal-unitary t-design in the computational basis, which is a t-design of an ensemble of diagonal unitary matrices with random phases as their eigenvalues. We first show that a diagonal-unitary t-design generates a O (1/2(N))-approximate state t-design, where N is the number of qubits. We then discuss a way of improving the degree of approximation by exploiting non-diagonal gates after applying a diagonal-unitary t-design. We also show that it is necessary and sufficient to use O (log(2)(t)) -qubit gates with random phases to generate a diagonal-unitary t-design by diagonal quantum circuits, and that each multi-qubit diagonal gate can be replaced by a sequence of multi-qubit controlled-phase-type gates with discrete-valued random phases. Finally, we analyze the number of gates for implementing a diagonal-unitary t-design by non-diagonal two- and one-qubit gates. Our results provide a concrete application of diagonal quantum circuits in quantum informational tasks. | |
Lizenzbestimmungen: | CC BY 3.0 Unported |
Publikationstyp: | Article |
Publikationsstatus: | publishedVersion |
Erstveröffentlichung: | 2014-05-22 |
Die Publikation erscheint in Sammlung(en): | Fakultät für Mathematik und Physik |
Pos. | Land | Downloads | ||
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Anzahl | Proz. | |||
1 | Germany | 95 | 67,86% | |
2 | United States | 18 | 12,86% | |
3 | China | 9 | 6,43% | |
4 | Anonymous Proxy | 3 | 2,14% | |
5 | Russian Federation | 2 | 1,43% | |
6 | India | 2 | 1,43% | |
7 | France | 2 | 1,43% | |
8 | Netherlands | 1 | 0,71% | |
9 | Italy | 1 | 0,71% | |
10 | Iran, Islamic Republic of | 1 | 0,71% | |
andere | 6 | 4,29% |
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