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/2209.06191v2
- Date: Thu, 16 May 2024 05:36:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-17 19:53:36.360518
- Title: Universal measurement-based quantum computation in a one-dimensional architecture enabled by dual-unitary circuits
- Title（参考訳）: 二重単位回路で実現した一次元アーキテクチャにおける普遍的測度に基づく量子計算
- Authors: David T. Stephen, Wen Wei Ho, Tzu-Chieh Wei, Robert Raussendorf, Ruben Verresen,
- Abstract要約: 二重単位回路を多体状態に適用した後、適切な測定を行い、空間方向の量子計算を効果的に実装することを示す。
我々のプロトコルは、時空で汎用量子回路を回転させることを可能にし、量子コンピュータにおいて量子ビット数やコヒーレンス時間などのリソースを交換する方法を提供する。
- 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 show how the dual-unitary dynamics generated by the dynamics of the paradigmatic one-dimensional kicked Ising chain with certain parameter choices generate resource states for universal deterministic MBQC. 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 qubits. Our protocol allows generic quantum circuits to be `rotated' in space-time and gives new ways to exchange between resources like qubit number and coherence time in quantum computers. Beyond the practical advantages, we also interpret the dual-unitary evolution as generating an infinite sequence of new symmetry-protected topological phases with spatially modulated symmetries, which gives a vast generalization of the well-studied one-dimensional cluster state 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、二重単体回路を多体状態に適用し、適切な測定を行い、空間方向の量子計算を効果的に実施する。
パラメータ選択のパラメータを持つ一次元キックド・イジング・チェーンの力学によって生成される双対ユニタリ・ダイナミクスが、普遍的決定論的MBQCに対して資源状態を生成する方法を示す。
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$エンコードされた量子ビット上の普遍MBQCのリソース状態を得る。
我々のプロトコルは、時空における汎用量子回路の「回転」を可能にし、量子コンピュータにおいて量子ビット数やコヒーレンス時間などのリソースを交換する新しい方法を提供する。
実用上の利点の他に、二重単位進化は、空間的に変調された対称性を持つ新しい対称性保護位相の無限列を生成するものとして解釈し、よく研究された一次元のクラスター状態の広範な一般化を与え、我々のプロトコルが対称性を反映する変形に対して堅牢であることを示す。
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