論文の概要: Simulating photonic devices with noisy optical elements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10613v3
• Date: Thu, 7 Mar 2024 11:03:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-08 17:39:51.244936
• Title: Simulating photonic devices with noisy optical elements
• Title（参考訳）: 雑音光素子を用いたフォトニックデバイスシミュレーション
• Authors: Michele Vischi, Giovanni Di Bartolomeo, Massimiliano Proietti, Seid Koudia, Filippo Cerocchi, Massimiliano Dispenza and Angelo Bassi
• Abstract要約: 短期的には、あらゆる量子アルゴリズムの性能は、ノイズの存在下でテストされ、シミュレートされるべきである。 我々は,最近提案されたノイズゲートアプローチを用いて,雑音光回路を効率的にシミュレートする。 また、MAX-2-CUT問題を解くために、フォトニック変分量子アルゴリズムの性能を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.615738282053772
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers are inherently affected by noise. While in the long-term error correction codes will account for noise at the cost of increasing physical qubits, in the near-term the performance of any quantum algorithm should be tested and simulated in the presence of noise. As noise acts on the hardware, the classical simulation of a quantum algorithm should not be agnostic on the platform used for the computation. In this work, we apply the recently proposed noisy gates approach to efficiently simulate noisy optical circuits described in the dual rail framework. The evolution of the state vector is simulated directly, without requiring the mapping to the density matrix framework. Notably, we test the method on both the gate-based and measurement-based quantum computing models, showing that the approach is very versatile. We also evaluate the performance of a photonic variational quantum algorithm to solve the MAX-2-CUT problem. In particular we design and simulate an ansatz which is resilient to photon losses up to $p \sim 10^{-3}$ making it relevant for near term applications.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは本質的にノイズによって影響を受ける。 長期的な誤り訂正符号では、物理的な量子ビットを増やすコストでノイズが考慮されるが、近い将来、あらゆる量子アルゴリズムの性能をテストし、ノイズの存在下でシミュレートする必要がある。 ノイズがハードウェアに作用するので、量子アルゴリズムの古典的なシミュレーションは、計算に使用するプラットフォームに依存すべきではない。 本研究では,最近提案するノイズゲート法を適用し,デュアルレール方式で記述されたノイズ光回路を効率的にシミュレートする。 状態ベクトルの進化は、密度行列フレームワークへのマッピングを必要とせずに直接シミュレートされる。 特に,ゲートベースと測定ベースの両方の量子コンピューティングモデルで本手法を検証したところ,アプローチは非常に汎用性が高いことがわかった。 また,max-2カット問題を解くために,フォトニック変分量子アルゴリズムの性能を評価する。 特に、最大$p \sim 10^{-3}$の光子損失に対して弾力性のあるアンサッツを設計し、シミュレートします。

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