Linear depth approximate QFT with zero ancilla

doi:10.1038/s41598-026-66835-0

Linear depth approximate QFT with zero ancilla

2026-08-15

0

OA

AI

L

Laxmidhar Biswal *

A

Anirban Bhattacharjee

H

Hafizur Rahaman

DOI：10.1038/s41598-026-66835-0

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摘要

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量子系统与其环境的不可分离耦合在共振频率上引入噪声，导致能量波动和损失以及脆弱量子态的纠缠，非正式地称为退相干。通过利用容错特性截断傅里叶波动，一种鲁棒的量子傅里叶变换（QFT）方案可以减轻退相干效应。然而，由于退相干率随量子比特数线性增长，缩短了脆弱量子态的相干时间，因此低量子比特数和电路深度为基础的量子电路是理想的。实际上，由于单量子比特相位门的延迟较高，相位深度成为电路深度中的更主导因素，并付出了可扩展性的高昂代价。本文通过实现容错近似量子傅里叶变换（AQFT），在零辅助开销和$$\mathcal{O}(n\log n)$$相位计数下以线性相位深度使用Clifford+$$Z_N$$-群解决了上述问题。通过截断较低旋转相位算子，实现了具有线性相位深度和零辅助开销的鲁棒容错AQFT，并在相位深度、相位计数、CNOT计数和辅助开销方面分别比现有最佳技术1平均提升了75%、87.6%、94.22%和26.99%。所提出的AQFT保持了多项式小的近似误差，实现了精度与效率之间的强平衡，使其适用于大多数算法，并非常适合NISQ硬件。

Linear depth approximate QFT with zero ancilla

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