論文の概要: Nonlinear and non-CP gates for Bloch vector amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.01804v1
• Date: Wed, 3 Aug 2022 01:46:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 14:10:54.218782
• Title: Nonlinear and non-CP gates for Bloch vector amplification
• Title（参考訳）: ブロッホベクトル増幅のための非線形および非CPゲート
• Authors: Michael R. Geller
• Abstract要約: ブロッホ球の中心における量子ビットの補的状態準備プロトコル r=0 について、所望の値に |r| を拡大または増幅し、回転させる。 増幅は、チャネルの固定点を r=0 から遠ざけることで線形マルコフCPTPチャネルで達成できるが、その結果のゲートは固定点に近づくと臨界減速に悩まされる。 ここでは、線形および非線形マルコフ型PTPチャネルに基づく代替設計について検討し、線形CPTPチャネルに対する利点、すなわち、減速を伴わない高速なブロッホベクトル増幅を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Any state r = (x,y,z) of a qubit, written in the Pauli basis and initialized in the pure state r = (0,0,1), can be prepared by composing three quantum operations: two unitary rotation gates to reach a pure state on the Bloch sphere, followed by a depolarization gate to decrease |r|. Here we discuss the complementary state-preparation protocol for qubits initialized at the center of the Bloch ball, r=0, based on increasing or amplifying |r| to its desired value, then rotating. Bloch vector amplification may or may not increase qubit energy, but it necessarily increases purity and decreases entropy. Amplification can be achieved with a linear Markovian CPTP channel by placing the channel's fixed point away from r=0, making it nonunital, but the resulting gate suffers from a critical slowing down as that fixed point is approached. Here we consider alternative designs based on linear and nonlinear Markovian PTP channels, which offer benefits relative to linear CPTP channels, namely fast Bloch vector amplification without deceleration. These gates simulate a reversal of the thermodynamic arrow of time for the qubit.
• Abstract（参考訳）: パウリ基底で書かれ、純粋な状態 r = (0,0,1) で初期化される量子ビットの任意の状態 r = (x,y,z) は、3つの量子演算(ブロッホ球面上の純状態に到達するための2つのユニタリ回転ゲート、次に |r| を減少させる非分極ゲート)を合成することによって作成できる。 本稿では,ブロッホ球の中心で初期化された量子ビットに対する相補的状態準備プロトコル r=0 について, |r| を所望の値に増加または増幅し,次に回転させる。 ブロッホベクトル増幅はクォービットエネルギーを増大させるが、必ずしも純度を高めエントロピーを減少させる。 増幅は、チャネルの固定点を r=0 から遠ざけることで線形マルコフCPTPチャネルで達成できるが、その結果のゲートは固定点に近づくと臨界減速に悩まされる。 ここでは、線形cptpチャネル、すなわち減速のない高速ブロッホベクトル増幅に対する利点を提供する線形および非線形マルコフ型ptpチャネルに基づく代替設計を検討する。 これらのゲートは、キュービットの熱力学的矢印の反転をシミュレートする。

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