論文の概要: Quantum cellular automata for quantum error correction and density classification
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03608v2
- Date: Fri, 25 Jul 2025 10:58:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-28 18:17:32.689402
- Title: Quantum cellular automata for quantum error correction and density classification
- Title（参考訳）: 量子誤り訂正と密度分類のための量子セルオートマトン
- Authors: Thiago L. M. Guedes, Don Winter, Markus Müller,
- Abstract要約: 量子セルオートマトンは量子チューリングマシンや量子回路に代わる量子計算パラダイムである。
本稿では,密度分類機能を持つ古典的セル・オートマタ規則に基づく2つの(準)1次元量子セルオートマトンを提案する。
これらの量子セルオートマトンを量子メモリコンポーネントとして動作させる場合、論理ビットフリップによって引き起こされる論理情報に必要な更新ステップ数をシミュレートすることにより、その性能について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4767596539913115
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Quantum cellular automata are alternative quantum-computing paradigms to quantum Turing machines and quantum circuits. Their working mechanisms are inherently automated, therefore measurement free, and they act in a translation invariant manner on all cells/qudits of a register, generating a global rule that updates cell states locally, i.e., based solely on the states of their neighbors. Although desirable features in many applications, it is generally not clear to which extent these fully automated discrete-time local updates can generate and sustain long-range order in the (noisy) systems they act upon. In special, whether and how quantum cellular automata can perform quantum error correction remain open questions. We close this conceptual gap by proposing quantum cellular automata with quantum-error-correction capabilities. We design and investigate two (quasi-)one dimensional quantum cellular automata based on known classical cellular-automata rules with density-classification capabilities, namely the local majority voting and the two-line voting. We investigate the performances of those quantum cellular automata as quantum-memory components by simulating the number of update steps required for the logical information they act upon to be afflicted by a logical bit flip. The proposed designs pave a way to further explore the potential of new types of quantum cellular automata with built-in quantum error correction capabilities.
- Abstract（参考訳）: 量子セルオートマトンは量子チューリングマシンや量子回路に代わる量子計算パラダイムである。
それらの動作機構は本質的に自動化されており、したがって自由であり、レジスタのすべてのセル/クイディットに変換不変な振る舞いをし、局所的にセル状態を更新するグローバルな規則、すなわち、隣人の状態のみに基づいて生成する。
多くのアプリケーションで望ましい特徴があるが、これらの完全自動化された離散時間ローカル更新が、それらが実行している(ノイズの多い)システムにおいて、どの程度の長距離順序を生成および維持できるかは、一般的には明らかではない。
特に、量子セルオートマトンが量子誤り訂正を行うかどうか、そしてどのようにして行うかは、未解決の問題のままである。
我々は、量子エラー補正機能を備えた量子セルオートマトンを提案することにより、この概念的ギャップを埋める。
我々は,局所多数決と2行投票という,密度分類機能を持つ既知の古典的セルオートマタ規則に基づいて,2つの(準)1次元量子セルオートマトンを設計し,検討する。
これらの量子セルオートマトンを量子メモリコンポーネントとして動作させる場合、論理ビットフリップによって引き起こされる論理情報に必要な更新ステップ数をシミュレートすることにより、その性能について検討する。
提案した設計は、量子エラー補正機能を組み込んだ新しいタイプの量子セルオートマトンの可能性を探る方法である。
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