論文の概要: Time and energy bounds of driven quantum operations for quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.05019v2
• Date: Fri, 6 Oct 2023 13:03:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 13:05:42.084745
• Title: Time and energy bounds of driven quantum operations for quantum computing
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングのための駆動量子演算の時間とエネルギー境界
• Authors: Sagar Silva Pratapsi, Lorenzo Buffoni, Stefano Gherardini
• Abstract要約: エンタングルメントによって引き起こされる誤差は、駆動のエネルギーと逆向きにスケールすることを示す。 また、与えられた目標状態を同じ忠実度で達成するためには、論理量子ビットの単一駆動的進化をエネルギー的により効率的に行うことが証明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2891210250935148
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers are operated by external driving fields, such as lasers, microwaves or conduction lines, that execute logical operations on multi-qubit registers, leaving the system in a pure state. However, the drive and the logical system might become correlated in such a way that, after tracing out the degrees of freedom of the driving field, the output state will not be pure. Previous works have pointed out that the resulting error scales inversely with the energy of the drive, thus imposing a limit on the energy-efficiency of quantum computing. In this study, we show how the same scaling can be seen as a consequence of two competing phenomena: the entanglement-induced error, which grows with time, and a minimal time for computation imposed by quantum speed limits. This evidence is made possible by quantifying, at any time, the computation error via the spectral radius associated to the density matrix of the logical qubit. Moreover, we also prove that, in order to attain a given target state with the same fidelity, it is energetically more efficient to perform a single driven evolution of the logical qubits rather than to split the computation in sub-routines, each operated by a dedicated pulse. Finally, we provide a thermodynamic interpretation of our results.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、レーザー、マイクロ波、伝導線などの外部の駆動フィールドで動作し、マルチビットレジスタ上で論理演算を実行し、システムを純粋な状態にしておく。 しかし、駆動と論理系は、駆動場の自由度を追跡した後、出力状態が純粋でないような方法で相関する可能性がある。 以前の研究では、結果の誤差はドライブのエネルギーと逆向きにスケールし、量子コンピューティングのエネルギー効率に制限を課すことが指摘されている。 本研究では,時間とともに増大する絡み合い誘起誤差と,量子速度制限による計算の最小時間という,競合する2つの現象の結果として,同じスケーリングを見ることができることを示す。 この証拠は、任意の時点で、論理量子ビットの密度行列に関連するスペクトル半径による計算誤差を定量化することで可能である。 さらに,同じ忠実度で与えられた目標状態を達成するためには,演算を専用パルスで操作するサブルーチンに分割するよりも,論理量子ビットの単一の駆動進化を行う方が精力的に効率的であることを証明した。 最後に、実験結果を熱力学的に解釈する。

関連論文リスト

• Realization of Constant-Depth Fan-Out with Real-Time Feedforward on a Superconducting Quantum Processor [33.096693427147535]
  超伝導量子プロセッサを用いて最大4つの出力量子ビットをリアルタイムにフィードフォワードする量子ファンアウトゲートを実演する。 我々の研究は、複雑な量子アルゴリズムの効率を向上させるために、実時間条件演算と組み合わされた中間回路計測の可能性を強調した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-11T03:40:24Z)
• Fidelity-dissipation relations in quantum gates [0.0]
  実際の量子ゲートは、一般的に散逸環境の影響を受け、その忠実度を著しく低下させる。 本研究では,ジェネリック量子ゲートの平均忠実度と計算過程中に発生する散逸の基本的な関係を解明する。 その結果、熱力学と量子コンピューティングの深い関係に光を当て、熱力学によって課される計算の限界を明らかにした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-27T12:31:52Z)
• Pulse-controlled qubit in semiconductor double quantum dots [57.916342809977785]
  単一電子電荷量子ビットの量子制御のための数値最適化多パルスフレームワークを提案する。 新規な制御方式は、キュービットを断熱的に操作すると同時に、高速で一般的な単一キュービット回転を行う能力も保持する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-08T19:00:02Z)
• Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent states [49.299443295581064]
  ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。 符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T18:08:08Z)
• Speed limits on correlations in bipartite quantum systems [1.3854111346209868]
  動的過程下で進化する量子系のエンタングルメント、ベル-CHSH相関、量子相互情報などの相関の速度制限を導出する。 私たちが導いた速度制限のいくつかは実際に達成可能であり、したがってこれらの境界は厳密であると見なすことができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-12T16:23:28Z)
• Realizing quantum speed limit in open system with a PT-symmetric trapped-ion qubit [8.108489903565584]
  単一散逸量子ビットシステムで提案手法を実験的に検証する。 その結果, 消散強度の増大に伴い, 逆転操作の進行時間が増加することがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-02T09:02:47Z)
• Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling quantum circuits [58.720142291102135]
  最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。 我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。 動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-08T14:55:44Z)
• Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
  53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。 演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z)
• Time-optimal quantum transformations with bounded bandwidth [0.0]
  我々は、量子系を状態に変換するのに要する時間に対して、シャープな低い境界(量子速度制限(quantum speed limit)とも呼ばれる)を導出する。 最終節では、量子速度制限を用いて、量子電池からエネルギーを抽出できる電力の上限を求める。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-24T08:42:08Z)
• Boundaries of quantum supremacy via random circuit sampling [69.16452769334367]
  Googleの最近の量子超越性実験は、量子コンピューティングがランダムな回路サンプリングという計算タスクを実行する遷移点を示している。 観測された量子ランタイムの利点の制約を、より多くの量子ビットとゲートで検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-05T20:11:53Z)
• Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum Computer Using Inherent Qubit Decoherence [53.20999552522241]
  我々は,実世界の量子システムの振舞いをシミュレーションする資源として,キュービットデコヒーレンスを活用することを目指している。 熱緩和を行うための3つの方法を提案する。 結果,実験データ,理論的予測との間には,良好な一致が得られた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-03T11:48:11Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。