論文の概要: Efficient simulatability of continuous-variable circuits with large Wigner negativity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.12026v2
• Date: Mon, 22 Mar 2021 12:57:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-18 12:31:00.424527
• Title: Efficient simulatability of continuous-variable circuits with large Wigner negativity
• Title（参考訳）: 大きなウィグナー負性を持つ連続可変回路の効率的なシミュラビリティ
• Authors: Laura Garc\'ia-\'Alvarez, Cameron Calcluth, Alessandro Ferraro, Giulia Ferrini
• Abstract要約: ウィグナー負性性は、いくつかの量子計算アーキテクチャにおいて計算上の優位性に必要な資源であることが知られている。 我々は、大きく、おそらくは有界で、ウィグナー負性を示し、しかし古典的に効率的にシミュレートできる回路の広大な族を同定する。 我々は,高次元離散可変量子回路のシミュラビリティとボソニック符号とのリンクを確立することにより,本結果の導出を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Discriminating between quantum computing architectures that can provide quantum advantage from those that cannot is of crucial importance. From the fundamental point of view, establishing such a boundary is akin to pinpointing the resources for quantum advantage; from the technological point of view, it is essential for the design of non-trivial quantum computing architectures. Wigner negativity is known to be a necessary resource for computational advantage in several quantum-computing architectures, including those based on continuous variables (CVs). However, it is not a sufficient resource, and it is an open question under which conditions CV circuits displaying Wigner negativity offer the potential for quantum advantage. In this work we identify vast families of circuits that display large, possibly unbounded, Wigner negativity, and yet are classically efficiently simulatable, although they are not recognized as such by previously available theorems. These families of circuits employ bosonic codes based on either translational or rotational symmetries (e.g., Gottesman-Kitaev-Preskill or cat codes), and can include both Gaussian and non-Gaussian gates and measurements. Crucially, within these encodings, the computational basis states are described by intrinsically negative Wigner functions, even though they are stabilizer states if considered as codewords belonging to a finite-dimensional Hilbert space. We derive our results by establishing a link between the simulatability of high-dimensional discrete-variable quantum circuits and bosonic codes.
• Abstract（参考訳）: 量子アドバンテージを提供する量子コンピューティングアーキテクチャと、不可能なアーキテクチャの区別は、非常に重要である。 基本的観点から見れば、そのような境界を確立することは、量子優位性のためにリソースをピンポイントするのに似ており、技術的には、非自明な量子コンピューティングアーキテクチャの設計には不可欠である。 Wigner Negativityは、連続変数(CV)に基づくものを含むいくつかの量子計算アーキテクチャにおいて、計算上の優位性に必要なリソースであることが知られている。 しかし、それは十分な資源ではなく、ウィグナー負性を示すCV回路が量子上の優位性をもたらすという条件下での開問題である。 この研究では、大きく、おそらくは有界なウィグナー負性を示し、しかし古典的に効率的にシミュラブルであるような回路の広大な族を同定するが、それらは以前に利用可能な定理では認識されない。 これらの回路は、翻訳的または回転的対称性(例えばゴッテマン=キタエフ=プレスキルや猫符号)に基づくボソニック符号を採用しており、ガウス的および非ガウス的ゲートと測定値の両方を含むことができる。 これらのエンコーディングにおいて、計算基底状態は、有限次元ヒルベルト空間に属するコードワードとみなすと、安定化状態であるにもかかわらず、本質的に負のウィグナー函数によって記述される。 我々は,高次元離散可変量子回路のシミュラビリティとボゾン符号とのリンクを確立することにより,この結果を得る。

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