論文の概要: Exploring Shallow-Depth Boson Sampling: Towards Scalable Quantum
Supremacy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.10671v1
- Date: Mon, 19 Jun 2023 02:11:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-21 19:28:42.061735
- Title: Exploring Shallow-Depth Boson Sampling: Towards Scalable Quantum
Supremacy
- Title（参考訳）: 浅いボソンサンプリングの探求:スケーラブルな量子超越性を目指して
- Authors: Byeongseon Go, Changhun Oh, Liang Jiang and Hyunseok Jeong
- Abstract要約: ボソンサンプリング(英: Boson sample)は、古典的なコンピュータを用いて効率的にシミュレーションすることが難しいサンプリングタスクである。
本稿では,幾何学的局所的アーキテクチャに関連する問題を克服できる,浅部線形光回路アーキテクチャを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5496329090462626
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Boson sampling is a sampling task proven to be hard to simulate efficiently
using classical computers under plausible assumptions, which makes it an
appealing candidate for quantum supremacy. However, due to a large noise rate
for near-term quantum devices, it is still unclear whether those noisy devices
maintain the quantum advantage for much larger quantum systems. Since the noise
rate typically grows with the circuit depth, an alternative is to find evidence
of simulation hardness at the shallow-depth quantum circuit. To find the
evidence, one way is to identify the minimum depth required for the
average-case hardness of approximating output probabilities, which is
considered a necessary condition for the state-of-the-art technique to prove
the simulation hardness of boson sampling. In this work, we analyze the output
probability distribution of shallow-depth boson sampling for Fock-states and
Gaussian states, and examine the limitation of the average-case hardness
argument at this shallow-depth regime for geometrically local architectures. We
propose a shallow-depth linear optical circuit architecture that can overcome
the problems associated with geometrically local architectures. Our numerical
results suggest that this architecture demonstrates possibilities of
average-case hardness properties in a shallow-depth regime, through its
resemblance to the global Haar-random boson sampling circuit. This result
implies that the corresponding architecture has the potential to be utilized
for scalable quantum supremacy with its shallow-depth boson sampling.
- Abstract（参考訳）: ボソンサンプリング(英: Boson sample)とは、量子超越性(quantum supremacy)の候補として、古典的なコンピュータをプラプシブルな仮定で効率的にシミュレーションすることの難しいサンプリングタスクである。
しかし、短期量子デバイスに対する大きなノイズ率のため、これらのノイズの多いデバイスがより大きな量子システムに対する量子優位性を維持しているかどうかはまだ不明である。
ノイズレートは一般に回路深度とともに増加するため、浅い深さの量子回路でシミュレーション硬さの証拠を見つける方法もある。
証拠を見つけるためには, ボソンサンプリングのシミュレーション硬度を証明するためには, 最先端技術で必要とされている, 近似出力確率の平均ケース硬度に必要となる最小の深さを同定する。
本研究では,フォック状態およびガウス状態における浅部深度ボソンサンプリングの出力確率分布を解析し,幾何学的局所アーキテクチャのための浅部深度系における平均ケース硬度引数の制限について検討する。
本稿では,幾何学的局所的アーキテクチャに関連する問題を克服する浅層リニア光回路アーキテクチャを提案する。
その結果,本アーキテクチャは,大域ハール・ランダムボゾンサンプリング回路に類似し,浅層領域における平均硬さ特性の可能性を示すことが示唆された。
この結果は、対応するアーキテクチャが浅いボソンサンプリングでスケーラブルな量子超越性に利用される可能性を示唆している。
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