論文の概要: Sufficient condition for universal quantum computation using bosonic circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07820v2
• Date: Fri, 5 Jan 2024 11:08:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-08 18:04:38.202482
• Title: Sufficient condition for universal quantum computation using bosonic circuits
• Title（参考訳）: ボソニック回路を用いた普遍量子計算の十分条件
• Authors: Cameron Calcluth, Nicolas Reichel, Alessandro Ferraro, Giulia Ferrini
• Abstract要約: 我々は、計算普遍性にシミュレート可能な回路の促進に重点を置いている。 まず、連続変数状態をキュービット状態にマッピングするための一般的なフレームワークを紹介します。 次に、モジュラーおよび安定化サブシステム分解を含む既存のマップをこのフレームワークにキャストします。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Continuous-variable bosonic systems stand as prominent candidates for implementing quantum computational tasks. While various necessary criteria have been established to assess their resourcefulness, sufficient conditions have remained elusive. We address this gap by focusing on promoting circuits that are otherwise simulatable to computational universality. The class of simulatable, albeit non-Gaussian, circuits that we consider is composed of Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states, Gaussian operations, and homodyne measurements. Based on these circuits, we first introduce a general framework for mapping a continuous-variable state into a qubit state. Subsequently, we cast existing maps into this framework, including the modular and stabilizer subsystem decompositions. By combining these findings with established results for discrete-variable systems, we formulate a sufficient condition for achieving universal quantum computation. Leveraging this, we evaluate the computational resourcefulness of a variety of states, including Gaussian states, finite-squeezing GKP states, and cat states. Furthermore, our framework reveals that both the stabilizer subsystem decomposition and the modular subsystem decomposition (of position-symmetric states) can be constructed in terms of simulatable operations. This establishes a robust resource-theoretical foundation for employing these techniques to evaluate the logical content of a generic continuous-variable state, which can be of independent interest.
• Abstract（参考訳）: 連続変数ボソニックシステムは、量子計算タスクを実装するための重要な候補である。 資源性を評価するために必要な様々な基準が確立されているが、十分な条件は解明されていない。 計算普遍性にシミュレート可能な回路の促進に焦点をあてることで、このギャップに対処する。 シミュレーション可能な非ガウス回路のクラスは、Gottesman-Kitaev-Preskill状態(GKP)、ガウス演算、ホモダイン測定からなる。 これらの回路に基づいて、まず連続変数状態を量子状態にマッピングする一般的なフレームワークを導入する。 その後、モジュラーおよび安定化サブシステム分解を含む既存のマップをこのフレームワークに投入した。 これらの結果を離散変数系の確立した結果と組み合わせることで、普遍量子計算を実現するための十分条件を定式化する。 これを利用して,ガウス状態,有限スケーシングgkp状態,猫状態など,様々な状態の計算資源性を評価する。 さらに, 安定化サブシステム分解と(位置対称状態の)モジュラーサブシステム分解の両方を, シミュレーション可能な操作で構築できることを示す。 これは、これらの技術を用いて、独立した関心を持つことのできる一般的な連続変数状態の論理的内容を評価するための堅牢な資源理論の基礎を確立する。

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