論文の概要: Computational power of one- and two-dimensional dual-unitary quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.09211v2
• Date: Tue, 18 Jan 2022 16:36:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 23:22:18.755517
• Title: Computational power of one- and two-dimensional dual-unitary quantum circuits
• Title（参考訳）: 1次元および2次元双対量子回路の計算能力
• Authors: Ryotaro Suzuki, Kosuke Mitarai, Keisuke Fujii
• Abstract要約: 古典的にシミュラブルな量子回路は、量子計算が古典的な計算より強力になったり、同等になったりすることを教えてくれます。 我々は、最近非平衡物理学の正確な解法モデルとして研究されているデュアルユニタリ量子回路(DUQC)を利用している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6946929968559495
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum circuits that are classically simulatable tell us when quantum computation becomes less powerful than or equivalent to classical computation. Such classically simulatable circuits are of importance because they illustrate what makes universal quantum computation different from classical computers. In this work, we propose a novel family of classically simulatable circuits by making use of dual-unitary quantum circuits (DUQCs), which have been recently investigated as exactly solvable models of non-equilibrium physics, and we characterize their computational power. Specifically, we investigate the computational complexity of the problem of calculating local expectation values and the sampling problem of one-dimensional DUQCs, and we generalize them to two spatial dimensions. We reveal that a local expectation value of a DUQC is classically simulatable at an early time, which is linear in a system length. In contrast, in a late time, they can perform universal quantum computation, and the problem becomes a BQP-complete problem. Moreover, classical simulation of sampling from a DUQC turns out to be hard.
• Abstract（参考訳）: 古典的シミュラブルな量子回路は、量子計算が古典計算に匹敵するほど強力でない場合を教えてくれる。 このような古典的にシミュラタブルな回路は、古典的コンピュータと普遍的な量子計算をどう違うかを示すため、重要である。 本研究では,非平衡物理学の解法モデルとして近年研究されている2重ユニタリ量子回路(duqcs)を用いて,古典的シミュレーション可能な回路の新たなファミリーを提案し,その計算能力を特徴付ける。 具体的には,局所的期待値の計算問題と一次元 duqcs のサンプリング問題の計算複雑性を調べ,それらを2次元空間次元に一般化する。 DUQCの局所的な期待値は、システム長が線形である早期に古典的にシミュレート可能であることを明らかにした。 対照的に、遅い時間に、彼らは普遍的な量子計算を実行でき、問題はbqp完全問題となる。 さらに、DUQCからのサンプリングの古典的なシミュレーションは困難であることが判明した。

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