論文の概要: Universal quantum computation via quantum controlled classical operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06424v2
• Date: Wed, 9 Feb 2022 20:36:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-03 23:22:52.301665
• Title: Universal quantum computation via quantum controlled classical operations
• Title（参考訳）: 量子制御古典演算による普遍量子計算
• Authors: Sebastian Horvat, Xiaoqin Gao, Borivoje Daki\'c
• Abstract要約: 古典的または量子的な)計算のための普遍的なゲートの集合は、他の任意の操作を近似するために使用できるゲートの集合である。 SWAPゲートのみを実装可能なプリミティブコンピュータであっても、普遍量子コンピューティングに持ち上げることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A universal set of gates for (classical or quantum) computation is a set of gates that can be used to approximate any other operation. It is well known that a universal set for classical computation augmented with the Hadamard gate results in universal quantum computing. Motivated by the latter, we pose the following question: can one perform universal quantum computation by supplementing a set of classical gates with a quantum control, and a set of quantum gates operating solely on the latter? In this work we provide an affirmative answer to this question by considering a computational model that consists of $2n$ target bits together with a set of classical gates controlled by log$(2n+1)$ ancillary qubits. We show that this model is equivalent to a quantum computer operating on $n$ qubits. Furthermore, we show that even a primitive computer that is capable of implementing only SWAP gates, can be lifted to universal quantum computing, if aided with an appropriate quantum control of logarithmic size. Our results thus exemplify the information processing power brought forth by the quantum control system.
• Abstract（参考訳）: 古典的あるいは量子的)計算のための普遍的ゲート集合は、他の演算を近似するために使用できるゲートの集合である。 アダマールゲートで拡張された古典計算の普遍集合が普遍量子コンピューティングをもたらすことはよく知られている。 古典的なゲートの集合を量子制御で補足し、量子ゲートの集合を後者でのみ動作させることで、普遍的な量子計算を実行できるか? 本稿では,2n$目標ビットとlog$(2n+1)$ Acillary qubitsで制御される古典ゲートの集合からなる計算モデルを考えることにより,この問題に対する肯定的な回答を提供する。 このモデルは、$n$ qubitsで動作する量子コンピュータと等価であることを示す。 さらに,SWAPゲートのみを実装可能なプリミティブコンピュータであっても,対数サイズの適切な量子制御を施せば,普遍的な量子コンピューティングに持ち上げることができることを示す。 この結果から,量子制御システムによる情報処理能力の実証が可能となった。

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