論文の概要: Noisy Quantum Computation Modeled by Quantum Walk: Universality without
Ancillas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.12096v2
- Date: Mon, 7 Feb 2022 18:32:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-02 11:08:43.742372
- Title: Noisy Quantum Computation Modeled by Quantum Walk: Universality without
Ancillas
- Title（参考訳）: 量子ウォークによるノイズ量子計算:アンシラスのない普遍性
- Authors: Noa Feldman and Moshe Goldstein
- Abstract要約: 我々は、NISQコンピュータの研究ツールを提供するために、量子ウォークモデルをノイズの多いシステムに拡張する。
我々の計画では、量子ウォーク振幅は純粋な状態の波動関数ではなく密度行列の要素を表す。
- 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: The universal quantum computation model based on quantum walk by Childs has
opened the door for a new way of studying the limitations and advantages of
quantum computation, as well as for its intermediate-term simulation. In recent
years, the growing interest in noisy intermediate-scale quantum computers
(NISQ) has lead to intense efforts being directed at understanding the
computational advantages of open quantum systems. In this work, we extend the
quantum walk model to open noisy systems in order to provide such a tool for
the study of NISQ computers. Our method does not use explicit purification, and
allows to ignore the environment degrees of freedom and obtain a much more
efficient implementation (linear rather than exponential in the runtime), which
employs no ancillas hence provides direct access to the entanglement properties
of the system. In our scheme, the quantum walk amplitudes represent elements of
the density matrix rather than the wavefunction of a pure state. Despite the
non-trivial manifestation of the normalization requirement in this setting, we
model the application of general unitary gates and nonunitary channels, with an
explicit implementation protocol for channels that are commonly used in noise
models.
- Abstract（参考訳）: Childsによる量子ウォークに基づく普遍的な量子計算モデルは、量子計算の限界と利点を研究する新しい方法と、その中間的シミュレーションの扉を開いた。
近年、ノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(nisq)への関心が高まり、オープン量子システムの計算能力の利点を理解することへの強い取り組みが進められている。
本研究では,NISQコンピュータ研究のためのツールを提供するために,量子ウォークモデルを拡張し,ノイズの多いシステムに拡張する。
本手法では, 明示的な浄化は行わず, 環境自由度を無視し, より効率的な実装(実行時の指数よりも線形)を得ることが可能であり, アンシラを使わず, システムの絡み合う特性に直接アクセスすることができる。
提案手法では、量子ウォーク振幅は純粋な状態の波動関数ではなく密度行列の要素を表す。
この設定における正規化要求の非自明な表現にもかかわらず、一般のユニタリゲートと非ユニタリチャネルの応用をモデル化し、ノイズモデルで一般的に使用されるチャネルの明示的な実装プロトコルを用いる。
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