Searching for quantum circuits preparing maximally multipartite

In this work genetic programming is applied to the problem of generating maximum entanglement in multi-qubit systems of different structures. We provide quantum circuits that prepares multipartite entangled states in systems consisting of up to 8 qubits. We present results pertaining to the minimum size of a quantum circuit preparing a maximally entangled multi-qubit state in cases of reduced sets of quantum gates that correspond to spin chain quantum systems.

Praca skupia się na możliwości generowania stanów wielocząstkowo maksymalnie splątanych w układach kwantowych. Przedstawione zostały wyniki zastosowania algorytmów genetycznych do szukania układów kwantowych generujących takie stany. Praca zawiera dyskusję dotyczącą metod tworzenia funkcji przybliżających miarę splątania wielocząstkowego, w szczególności sposobów opartych na miarach dla systemów dwudzielnych. Przyjmujemy, że stan jest maksymalnie wielocząstkowo splątany jeśli jest maksymalnie splątany względem każdego możliwego podziału systemu. Poza problematyką doboru odpowiedniej miary splątania zostały poruszone zagadnienia związane z zastosowaniem algorytmów genetycznych do optymalizacji układów kwantowych. Rezultaty, które zostały zaprezentowane, dotyczą dwóch rodzajów systemów. Oprócz systemów pozwalających na oddziaływanie pomiędzy dowolnymi cząsteczkami dodatkowo rozpatrywany jest przypadek łańcucha spinowego, w którym oddziałują jedynie sąsiednie cząsteczki. Zamieszczone w pracy układy kwantowe przedstawiają przykładowe obwody dla systemów składających się z maksymalnie 8 qubitów.