論文の概要: Complexity of Gaussian quantum optics with a limited number of non-linearities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06034v1
• Date: Mon, 9 Oct 2023 18:00:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-12 02:26:15.661678
• Title: Complexity of Gaussian quantum optics with a limited number of non-linearities
• Title（参考訳）: 非線型数の限られたガウス量子光学系の複素性
• Authors: Michael G. Jabbour and Leonardo Novo
• Abstract要約: ガウス過程の1層非線型性による遷移振幅の計算は、古典的コンピュータでは困難であることを示す。 ガウスボソンサンプリング実験の結果の確率を効率的に近似するために,この問題を効率的に解くアルゴリズムがいかに有効かを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.532517021515834
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is well known in quantum optics that any process involving the preparation of a multimode gaussian state, followed by a gaussian operation and gaussian measurements, can be efficiently simulated by classical computers. Here, we provide evidence that computing transition amplitudes of Gaussian processes with a single-layer of non-linearities is hard for classical computers. To do so, we show how an efficient algorithm to solve this problem could be used to efficiently approximate outcome probabilities of a Gaussian boson sampling experiment. We also extend this complexity result to the problem of computing transition probabilities of Gaussian processes with two layers of non-linearities, by developing a Hadamard test for continuous-variable systems that may be of independent interest. Given recent experimental developments in the implementation of photon-photon interactions, our results may inspire new schemes showing quantum computational advantage or algorithmic applications of non-linear quantum optical systems realizable in the near-term.
• Abstract（参考訳）: 量子光学では、マルチモードのガウス状態(ガウス演算とガウス測定)の合成を含むあらゆる過程が、古典的コンピュータによって効率的にシミュレーションできることが知られている。 ここでは, ガウス過程の非線型単層による遷移振幅の計算は古典的コンピュータでは困難であることを示す。 そこで本研究では,ガウス粒子サンプリング実験の結果の確率を効率よく近似するために,この問題を効率的に解くアルゴリズムをいかに利用できるかを示す。 また, この複雑性を, 2つの非線形層を持つガウス過程の計算遷移確率問題にまで拡張し, 独立な関心を持つ連続変数系に対するアダマール検定を開発した。 光子-光子相互作用の実装における最近の実験的発展を考えると、近い将来に実現可能な非線形量子光学系の量子計算優位性やアルゴリズム的応用を示す新しいスキームが提案されるかもしれない。

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