論文の概要: Fidelity-dissipation relations in quantum gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.15762v3
• Date: Fri, 30 Aug 2024 01:15:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-02 10:56:31.654796
• Title: Fidelity-dissipation relations in quantum gates
• Title（参考訳）: 量子ゲートにおける忠実度-散逸関係
• Authors: Tan Van Vu, Tomotaka Kuwahara, Keiji Saito,
• Abstract要約: 実際の量子ゲートは、一般的に散逸環境の影響を受け、その忠実度を著しく低下させる。 本研究では,ジェネリック量子ゲートの平均忠実度と計算過程中に発生する散逸の基本的な関係を解明する。 その結果、熱力学と量子コンピューティングの深い関係に光を当て、熱力学によって課される計算の限界を明らかにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate quantum computing relies on the precision of quantum gates. However, quantum gates in practice are generally affected by dissipative environments, which can significantly reduce their fidelity. In this study, we elucidate fundamental relations between the average fidelity of generic quantum gates and the dissipation that occurs during the computing processes. Considering scenarios in which a quantum gate is subject to Markovian environments, we rigorously derive fidelity-dissipation relations that hold for arbitrary operational times. Intriguingly, when the quantum gate undergoes thermal relaxation, the result can be used as a valuable tool for estimating dissipation through experimentally measurable fidelity, without requiring detailed knowledge of the dissipative structure. For the case of arbitrary environments, we uncover a trade-off relation between the average fidelity and energy dissipation, implying that these quantities cannot be large simultaneously. Our results unveil the computational limitations imposed by thermodynamics, shedding light on the profound connection between thermodynamics and quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 正確な量子コンピューティングは、量子ゲートの精度に依存する。 しかし、実際の量子ゲートは一般的に散逸環境の影響を受け、その忠実度は著しく低下する。 本研究では,ジェネリック量子ゲートの平均忠実度と計算過程中に発生する散逸の基本的な関係を解明する。 量子ゲートがマルコフ環境に従属するシナリオを考えると、任意の操作時間を保持する忠実解離関係を厳格に導出する。 興味深いことに、量子ゲートが熱緩和を受けると、その結果は、散逸構造に関する詳細な知識を必要とせず、実験的に測定可能な忠実度を通じて散逸を推定するための貴重なツールとして用いられる。 任意の環境の場合、平均忠実度とエネルギー散逸のトレードオフ関係が明らかとなり、これらの量は同時に大きくならないことが示唆された。 その結果、熱力学と量子コンピューティングの深い関係に光を当て、熱力学によって課される計算上の制限を明らかにした。

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