論文の概要: Hidden tensor structures of any quantum mechanical system: Towards
single-particle quantum computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.04202v1
- Date: Tue, 8 Aug 2023 12:08:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-09 13:07:00.843217
- Title: Hidden tensor structures of any quantum mechanical system: Towards
single-particle quantum computation
- Title(参考訳): 量子力学系の隠れテンソル構造:単一粒子量子計算を目指して
- Authors: Marek Czachor
- Abstract要約: 量子情報処理の単一粒子トップダウン設計が可能な隠れテンソル構造を,任意の量子システムが自動的に備えていることを示す。
結果として得られる構造は、量子計算、ベルの不等式違反、普遍的な量子ゲートの定式化を可能にするのに十分リッチである。
- 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: Standard architecture of quantum information processing is based on bottom-up
design: One begins with a one-digit one-particle system, while multi-digit
quantum registers demand multi-particle configurations, mathematically modeled
by tensor products of single quantum digits. Here we show that any single
quantum system is automatically equipped with hidden tensor structures that
allow for single-particle top-down designs of quantum information processing.
Hidden tensor structures imply that any quantum system, even as simple as a
single one-dimensional harmonic oscillator, can be decomposed into an arbitrary
number of subsystems. The resulting structure is rich enough to enable quantum
computation, violation of Bell's inequalities, and formulation of universal
quantum gates. In principle, a single-particle quantum computer is possible.
Moreover, it is shown that these hidden structures are at the roots of some
well known theoretical constructions, such as the Brandt-Greenberg multi-boson
representation of creation-annihilation operators, intensively investigated in
the context of higher-order or fractional-order squeezing. In effect, certain
rather tedious standard proofs known from the literature can be simplified to
literally one line. The general construction is illustrated by concrete
examples.
- Abstract(参考訳): 量子情報処理の標準的なアーキテクチャはボトムアップ設計に基づいている: 1桁の1粒子システムから始まり、マルチ桁の量子レジスタは1つの量子桁のテンソル積によって数学的にモデル化されたマルチ粒子構成を要求する。
ここでは、量子情報処理の単一粒子トップダウン設計を可能にする隠れテンソル構造を、任意の単一量子システムが自動的に備えていることを示す。
隠れテンソル構造は、単一の1次元調和振動子のように単純な量子系を任意の数のサブシステムに分解できることを意味する。
結果として生じる構造は、量子計算、ベルの不等式違反、普遍量子ゲートの定式化を可能にするのに十分なリッチである。
原則として、単一粒子量子コンピュータは可能である。
さらに、これらの隠れた構造は、ブラント・グリーンバーグによる生成消滅作用素のマルチボゾン表現のような、いくつかのよく知られた理論構成のルーツであり、高次または分数次スクイージングの文脈で集中的に研究されていることが示されている。
事実上、文献から知られているかなり退屈な標準的な証明は、文字通り1行に単純化することができる。
一般的な構成は具体例で示される。
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