Automatische uniforme Quantenzustandsvorbereitung mittels Entscheidungsdiagrammen

Die meisten Quantenalgorithmen setzen einen bestimmten Anfangszustand in Überlagerung von Basiszuständen voraus, bevor die gewünschten anwendungsspezifischen Berechnungen durchgeführt werden. Die Vorbereitung solcher Zustände selbst erfordert eine Berechnung, die von einem Quantenkreis durchgeführt wird. In diesem Papier untersuchen wir die automatische Zustandsvorbereitung eines spezifischen Teilmengen von Quantenzuständen, die uniforme Überlagerungen über eine Teilmenge von Basiszuständen darstellen, die als uniforme Quantenzustände bezeichnet werden. Wir nutzen die Tatsache, dass solche Zustände mit Hilfe von Booleschen Funktionen dargestellt werden können, und präsentieren einen rekursiven Algorithmus, der auf funktionaler Zerlegung basiert. Bei der Verwendung von binären Entscheidungsdiagrammen als Funktionsdarstellung können wir eine schnelle und skalierbare Quantenzustandsvorbereitung in Bezug auf die Größe des Entscheidungsdiagramms ermöglichen. Wir zeigen, dass der Algorithmus Quantenschaltungen für Funktionen finden kann, bei denen moderne Algorithmen nicht mehr anwendbar sind.