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Scalable Generic State Preparation through Tensor Cross Interpolation and Binary Trees

Pagni, Vittorio und Lively, Kevin und Schuhmacher, Peter Ken und Felderer, Michael (2026) Scalable Generic State Preparation through Tensor Cross Interpolation and Binary Trees. Siam Quantum Science and Technology, 2026-05-18, Thailand. (nicht veröffentlicht)

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
16MB

Kurzfassung

Efficient preparation of generic quantum states remains a major computational bottleneck in many quantum algorithms and protocols. In this work, we employ a maximally expressive recursive circuit capable of representing arbitrary pure quantum states exactly. We then introduce two complementary methods, both based on an intermediate binary-tree representation, that systematically exploit structure in the target data across multiple scales to reduce circuit depth under realistic connectivity constraints. The first method uses a boolean representation of the circuit parameters and connects the optimization problem to classical logic simplification techniques. The second method, based on tensor networks, is inherently scalable to large system sizes and particularly effective for structured high-dimensional functions. In particular, it uses tensor cross interpolation to construct tensor-train representations of queryable functions beyond direct memory storage and maps them onto sequences of single-qubit and controlled rotations. This framework offers a transparent, deterministic, highly tunable, scalable and general purpose data encoding method, which outperforms other methods in literature, and offers many distinct paths forward in this critical bottleneck on the road to quantum advantage.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/224511/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Scalable Generic State Preparation through Tensor Cross Interpolation and Binary Trees
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pagni, Vittoriovittorio.pagni (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0006-9753-3656NICHT SPEZIFIZIERT
Lively, Kevinkevin.lively (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2098-1494NICHT SPEZIFIZIERT
Schuhmacher, Peter KenPeter.Schuhmacher (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1232-4363NICHT SPEZIFIZIERT
Felderer, MichaelMichael.Felderer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3818-4442NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Mai 2026
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Quantum State Preparation, Quantum to classical data encoding, data encoding
Veranstaltungstitel:Siam Quantum Science and Technology
Veranstaltungsort:Thailand
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:18 Mai 2026
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - ALQU, QC - CLIQUE
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Lively, Kevin
Hinterlegt am:20 Mai 2026 10:35
Letzte Änderung:20 Mai 2026 10:35

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