論文の概要: Realization of quantum algorithms with qudits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.12003v1
- Date: Mon, 20 Nov 2023 18:34:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-21 17:24:42.139936
- Title: Realization of quantum algorithms with qudits
- Title（参考訳）: quditsを用いた量子アルゴリズムの実現
- Authors: Evgeniy O. Kiktenko, Anastasiia S. Nikolaeva, Aleksey K. Fedorov
- Abstract要約: 我々は、量子アルゴリズムの効率的な実現に、マルチレベル量子システム(quditsとしても知られる)をどのように利用できるかを示すいくつかのアイデアをレビューする。
我々は,マルチキュービットゲートの分解を簡略化するためのキューディットの活用技術と,単一キューディットで複数のキュービットを符号化することで量子情報を圧縮する技術に焦点をあてる。
これらの理論スキームは、閉じ込められたイオン、中性原子、超伝導接合、量子光など、様々な性質の量子コンピューティングプラットフォームで実装することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7892577704654171
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The paradigm behind digital quantum computing inherits the idea of using
binary information processing. The nature in fact gives much more rich
structures of physical objects that can be used for encoding information, which
is especially interesting in the quantum mechanical domain. In this Colloquium,
we review several ideas indicating how multilevel quantum systems, also known
as qudits, can be used for efficient realization of quantum algorithms, which
are represented via standard qubit circuits. We focus on techniques of
leveraging qudits for simplifying decomposition of multiqubit gates, and for
compressing quantum information by encoding multiple qubits in a single qudit.
As we discuss, these approaches can be efficiently combined. This allows
reducing in the number of entangling (two-body) operations and the number of
the used quantum information carriers compared to straightforward qubit
realizations. These theoretical schemes can be implemented with quantum
computing platforms of various nature, such as trapped ions, neutral atoms,
superconducting junctions, and quantum light. We conclude with summarizing a
set of open problems, whose resolving is an important further step towards
employing universal qudit-based processors for running qubit algorithms.
- Abstract（参考訳）: デジタル量子コンピューティングのパラダイムはバイナリ情報処理の考え方を継承している。
この性質は、特に量子力学領域において興味深い、情報を符号化するのに使える物理オブジェクトのよりリッチな構造を与える。
本論では、量子アルゴリズムの効率的な実現にquditsとしても知られるマルチレベル量子システムをどのように利用できるかを示すいくつかのアイデアを概説する。
本稿では,マルチキュービットゲートの分解を単純化するためにquditを活用し,複数の量子ビットを1つのquditにエンコードすることで量子情報を圧縮する手法に注目する。
議論の通り、これらのアプローチは効率的に組み合わせることができる。
これにより、単純な量子ビット実現と比較して、絡み合い(2体)操作の数と使用済み量子情報キャリアの数を削減できる。
これらの理論スキームは、閉じ込められたイオン、中性原子、超伝導接合、量子光など、様々な性質の量子コンピューティングプラットフォームで実装することができる。
結論として,量子ビットアルゴリズムの実行に汎用quditベースのプロセッサを採用する上で,解決が重要なステップとなるオープン問題の組を要約する。
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