Quantum data encoding as a distinct abstraction layer in the design of quantum circuits
Gabriele Agliardi, Enrico Prati
复杂的量子电路是由量子子程序的组合构成的。 只要量子数据编码在整个电路中是一致的,计算是可能的。 尽管具有根本重要性,但迄今为止,量子数据编码的形式化从未得到系统解决。 我们正式化了量子数据编码的概念,即通过量子态提供数据集表示的格式,作为与相关数据加载电路相关的抽象层。 我们调查了现有的编码方法及其各自的策略,用于经典到量子的精确和近似数据加载,用于从状态的量子到经典提取信息,以及量子到量子的编码转换。 接下来,我们展示了主要的量子算法如何在数据加载方面找到自然解释。 例如,Quantum Fourlier Transform被描述为量子编码转换器,而Quantum Amplitude Estimation作为提取例程。 新的概念框架通过考虑其应用于基于量子的蒙特卡洛模拟来体现,从而展示了拟议的形式主义对复杂量子电路描述的力量。 事实上,该方法澄清了复杂量子电路的结构,并实现了它们的高效设计。
Complex quantum circuits are constituted by combinations of quantum subroutines. The computation is possible as long as the quantum data encoding is consistent throughout the circuit. Despite its fundamental importance, the formalization of quantum data encoding has never been addressed systematically so far. We formalize the concept of quantum data encoding, namely the format providing a representation of a data set through a quantum state, as a distinct abstract layer with respect to the assoc...