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https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/64856
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Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
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dc.contributor.advisor | SILVA, Adenilton José da | - |
dc.contributor.author | LIRA, Ana Sofia Moreira de | - |
dc.date.accessioned | 2025-08-06T12:26:36Z | - |
dc.date.available | 2025-08-06T12:26:36Z | - |
dc.date.issued | 2025-02-06 | - |
dc.identifier.citation | LIRA, Ana Sofia Moreira de. Comparative Study of Quantum State Preparation Methods in Sparse Isometry Decomposition. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2025. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/64856 | - |
dc.description.abstract | Initializing an isometry in a quantum circuit is a fundamental yet challenging task, espe- cially when aiming for efficient state preparation and resource optimization. In this work, we present a comparative analysis of the Householder Decomposition for isometry implementation, leveraging three distinct state preparation methods starting from the original Pivot method and extending the study to two additional strategies: Merge and Low Rank. The study investigates how each method impacts the performance of the isometry decomposition, focusing on key metrics such as CNOT gate count and circuit depth. To provide a comprehensive evaluation, we examine variations in matrix size and sparsity levels, capturing the effects of structural complexity on resource requirements. Our results reveal that the Merge state preparation method generally outperforms the other two approaches, particularly in terms of scalability and gate efficiency. Building upon these findings, we further compare the best-performing method, Merge, with the state-of- the-art isometry decomposition implementation available in Qiskit, a widely used quantum computing framework. The analysis demonstrates that, for isometries involving up to 6 qubits, Qiskit’s implementation exhibits superior performance. However, beyond this threshold, our proposed decomposition method proves more effective, especially for highly sparse isometries or those characterized by a smaller number of columns. This work highlights the potential for optimizing isometry decompositions in scenarios where sparsity and structural constraints are critical factors. These findings contribute to advancing state preparation techniques and offer insights into improving the efficiency of quantum circuits for applications in quantum information processing. | pt_BR |
dc.language.iso | eng | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pernambuco | pt_BR |
dc.rights | openAccess | pt_BR |
dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | pt_BR |
dc.subject | Householder decomposition | pt_BR |
dc.subject | Isometry | pt_BR |
dc.subject | Sparse isometry | pt_BR |
dc.subject | State preparation | pt_BR |
dc.title | Comparative Study of Quantum State Preparation Methods in Sparse Isometry Decomposition | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8873799453152056 | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPE | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.degree.level | mestrado | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0314035098884256 | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pos Graduacao em Ciencia da Computacao | pt_BR |
dc.description.abstractx | Inicializar uma isometria em um circuito quântico é uma tarefa fundamental, porém de- safiadora, especialmente quando se busca uma preparação de estado eficiente e otimização de recursos. Neste trabalho, apresentamos uma análise comparativa da Decomposição de House- holder para a implementação de isometrias, explorando três métodos distintos de preparação de estados — iniciando pelo método original, Pivot, e estendendo o estudo para duas estratégias adicionais: Merge e Low Rank. O estudo investiga como cada método impacta o desempenho da decomposição de isometrias, com foco em métricas-chave, como o número de portas CNOT e a profundidade do circuito. Para fornecer uma avaliação abrangente, analisamos variações no tamanho da matriz e nos níveis de esparsidade, capturando os efeitos da complexidade estrutural nos requisitos de recursos. Nossos resultados mostram que o método de preparação de estado Merge geralmente supera as outras duas abordagens, especialmente em termos de escalabilidade e eficiência em portas lógicas. Com base nesses resultados, comparamos o método com melhor desempenho, Merge, com a implementação de decomposição de isometrias disponível no Qiskit, uma das bibliotecas de computação quântica mais amplamente utilizadas. A análise demonstra que, para isometrias envolvendo até 6 qubits, a implementação do Qiskit apresenta desempenho superior. No entanto, além desse limite, o método proposto revela-se mais eficiente, particularmente para isometrias altamente esparsas ou caracterizadas por um número reduzido de colunas. Este trabalho destaca o potencial para otimizar decomposições de isometrias em cenários onde a esparsidade e restrições estruturais são fatores críticos. Esses resultados contribuem para o avanço das técnicas de preparação de estados e oferecem insights sobre como melhorar a eficiência de circuitos quânticos em aplicações de processamento de informação quântica. | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado - Ciência da Computação |
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DISSERTAÇÃO Ana Sofia Moreira De Lira.pdf | 3,46 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
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