論文の概要: Decomposing large unitaries into multimode devices of arbitrary size

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.12440v1
• Date: Thu, 21 Sep 2023 19:14:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-25 17:02:20.666797
• Title: Decomposing large unitaries into multimode devices of arbitrary size
• Title（参考訳）: 任意の大きさのマルチモードデバイスに大きなユニタリを分解する
• Authors: Christian Arends, Lasse Wolf, Jasmin Meinecke, Sonja Barkhofen, Tobias Weich and Tim Bartley
• Abstract要約: 複雑なユニタリ進化を一連の構成成分に分解することは、実用的な量子情報処理の基礎となる。 この分解を$mtimes m$ multimode デバイスに一般化する方法を示し、$m>2$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: Decomposing complex unitary evolution into a series of constituent components is a cornerstone of practical quantum information processing. While the decompostion of an $n\times n$ unitary into a series of $2\times2$ subunitaries is well established (i.e. beamsplitters and phase shifters in linear optics), we show how this decomposition can be generalised into a series of $m\times m$ multimode devices, where $m>2$. If the cost associated with building each $m\times m$ multimode device is less than constructing with $\frac{m(m-1)}{2}$ individual $2\times 2$ devices, we show that the decomposition of large unitaries into $m\times m$ submatrices is is more resource efficient and exhibits a higher tolerance to errors, than its $2\times 2$ counterpart. This allows larger-scale unitaries to be constructed with lower errors, which is necessary for various tasks, not least Boson sampling, the quantum Fourier transform and quantum simulations.
• Abstract（参考訳）: 複雑なユニタリ進化を一連の構成成分に分解することは、実用的な量子情報処理の基礎となる。 n\times n$ユニタリを$2\times2$のサブユニタリに分解することは十分に確立されている(線形光学におけるビームスプリッターや位相シフター)が、この分解がどのように一連の$m\times m$マルチモードデバイスに一般化され、$m>2$となるかを示す。 個々の$m\times m$ マルチモードデバイスを構築するコストが$\frac{m(m-1)}{2}$ 個々の$\times 2$ デバイスで構築するよりも低い場合、大きなユニタリを$m\times m$ サブマトリクスに分解することはリソース効率が高く、$2\times 2$ よりもエラーに対する耐性が高いことを示している。 これにより、大規模なユニタリを低いエラーで構築することができ、ボソンサンプリング、量子フーリエ変換、量子シミュレーションなど様々なタスクに必要となる。

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