論文の概要: Universal resources for quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03715v1
- Date: Tue, 7 Mar 2023 07:56:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 16:09:00.750061
- Title: Universal resources for quantum computing
- Title（参考訳）: 量子コンピューティングのためのユニバーサルリソース
- Authors: Dong-Sheng Wang
- Abstract要約: 普遍量子コンピューティングモデル(UQCM)の設定における普遍資源の理論を発展させる。
我々は、振幅族、準確率族、ハミルトン族という3つのUQCMの自然族を詳細に研究する。
また、絡み合いと干渉の役割や、量子アルゴリズムのリソース理論的特徴など、パズルを解くための厳密な枠組みも提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.64039092662791
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Unravelling the source of quantum computing power has been a major goal in
the field of quantum information science. In recent years, the quantum resource
theory (QRT) has been established to characterize various quantum resources,
yet their roles in quantum computing tasks still require investigation. The
so-called universal quantum computing model (UQCM), e.g., the circuit model,
has been the main framework to guide the design of quantum algorithms, creation
of real quantum computers etc. In this work, we combine the study of UQCM
together with QRT. We find on one hand, using QRT can provide a
resource-theoretic characterization of a UQCM, the relation among models and
inspire new ones, and on the other hand, using UQCM offers a framework to apply
resources, study relation among resources and classify them.
We develop the theory of universal resources in the setting of UQCM, and find
a rich spectrum of UQCMs and the corresponding universal resources. Depending
on a hierarchical structure of resource theories, we find models can be
classified into families. In this work, we study three natural families of
UQCMs in details: the amplitude family, the quasi-probability family, and the
Hamiltonian family. They include some well known models, like the
measurement-based model and adiabatic model, and also inspire new models such
as the contextual model we introduce. Each family contains at least a triplet
of models, and such a succinct structure of families of UQCMs offers a unifying
picture to investigate resources and design models. It also provides a rigorous
framework to resolve puzzles, such as the role of entanglement vs.
interference, and unravel resource-theoretic features of quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの力の源を開くことは、量子情報科学の分野における大きな目標である。
近年、様々な量子資源を特徴付ける量子資源理論(qrt)が確立されているが、量子計算タスクにおけるそれらの役割は依然として調査が必要である。
いわゆるUQCM(Universal Quantum Computing Model)は、例えば回路モデルであり、量子アルゴリズムの設計や実際の量子コンピュータの作成を導く主要なフレームワークである。
本研究では,UQCMの研究とQRTの併用について述べる。
一方,qrt を用いて uqcm の資源理論的な特徴付け,モデル間の関係,新しいモデルへの刺激,そして uqcm の利用は資源の適用,資源間の関係の研究,分類の枠組みを提供する。
我々は、UQCMの設定において普遍資源の理論を開発し、UQCMと対応する普遍資源の豊富なスペクトルを求める。
資源理論の階層構造に依存すると、モデルがファミリーに分類される。
本研究では,UQCMの3つの自然族,振幅族,準確率族,ハミルトン族について詳細に検討する。
これらのモデルには、測定に基づくモデルや断熱モデルなど、よく知られたモデルが含まれています。
各族は少なくとも3重項のモデルを持ち、UQCMファミリーの簡潔な構造は、資源と設計モデルを調査するための統一的な図形を提供する。
また、絡み合いと干渉の役割、量子アルゴリズムのリソース理論的特徴など、パズルを解決するための厳密な枠組みも提供する。
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