論文の概要: Universal measurement-based quantum computation in a one-dimensional architecture enabled by dual-unitary circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06191v1
• Date: Tue, 13 Sep 2022 17:46:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-26 19:28:18.438214
• Title: Universal measurement-based quantum computation in a one-dimensional architecture enabled by dual-unitary circuits
• Title（参考訳）: 双対ユニタリ回路による一次元アーキテクチャにおける普遍的計測に基づく量子計算
• Authors: David T. Stephen, Wen Wei Ho, Tzu-Chieh Wei, Robert Raussendorf, Ruben Verresen
• Abstract要約: 多体量子力学の研究から生まれる強力なツールは二重単位回路である。 これにより,測定に基づく量子計算の概念を理解し,拡張する上で理想的なフレームワークが提供される。
• 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 powerful tool emerging from the study of many-body quantum dynamics is that of dual-unitary circuits, which are unitary even when read `sideways', i.e., along the spatial direction. Here, we show that this provides the ideal framework to understand and expand on the notion of measurement-based quantum computation (MBQC). In particular, applying a dual-unitary circuit to a many-body state followed by appropriate measurements effectively implements quantum computation in the spatial direction. We argue that this computation can be made deterministic by enforcing a Clifford condition, and is generically universal. Remarkably, all these requirements can already be satisfied by the dynamics of the paradigmatic kicked Ising chain at specific parameter choices. Specifically, after $k$ time-steps, equivalent to a depth-$k$ quantum circuit, we obtain a resource state for universal MBQC on $\sim 3k/4$ encoded logical qubits. This removes the usual requirement of going to two dimensions to achieve universality, thereby reducing the demands imposed on potential experimental platforms. Beyond the practical advantages, we also interpret this evolution as an infinite-order entangler for symmetry-protected topological chains, which gives a vast generalization of the celebrated cluster chain and shows that our protocol is robust to symmetry-respecting deformations.
• Abstract（参考訳）: 多体量子力学の研究から生まれる強力な道具は二重単位回路であり、これは「サイドウェイ」、すなわち空間方向に沿って読むときでもユニタリである。 本稿では,測定に基づく量子計算(MBQC)の概念を理解し,拡張するための理想的なフレームワークを提供する。 特に、多体状態へのデュアルユニタリ回路の適用と適切な測定は、空間方向の量子計算を効果的に実装する。 我々は、この計算をクリフォード条件を強制することで決定論的にすることができると論じ、一般に普遍的である。 驚くべきことに、これらの要件はすべて、特定のパラメータ選択におけるパラダイム的キックイジングチェーンのダイナミクスによってすでに満足できます。 具体的には、深さ$kの量子回路に相当する$k$時間ステップの後、$\sim 3k/4$エンコードされた論理量子ビット上の普遍MBQCのリソース状態を得る。 これにより、普遍性を達成するために2次元に行くという通常の要件を取り除き、潜在的実験プラットフォームへの要求を減らすことができる。 実用上の利点に加えて、この進化を対称性が保護された位相連鎖の無限次エンタングルとして解釈し、これはクラスタ連鎖の広範な一般化をもたらし、このプロトコルが対称性を検査する変形に対して頑健であることを示す。

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