Fugu-MT 論文翻訳(概要): Universal Quantum Computing with Field-Mediated Unruh--DeWitt Qubits

論文の概要: Universal Quantum Computing with Field-Mediated Unruh--DeWitt Qubits

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10173v1
Date: Thu, 15 Feb 2024 18:19:45 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-02-16 14:25:07.317553
Title: Universal Quantum Computing with Field-Mediated Unruh--DeWitt Qubits
Title（参考訳）: 場媒介unruh-dewitt量子ビットを用いたユニバーサル量子コンピューティング
Authors: Eric Aspling and Michael Lawler
Abstract要約: 普遍的な量子ゲートの集合は、量子コンピューティング理論の重要な部分である。 UDW検出器は単純な設定で、普遍量子コンピューティングを提供するために知られているゲートの集合を可能にする。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: A set of universal quantum gates is a vital part of the theory of quantum computing, but is absent in the developing theory of Relativistic Quantum Information (RQI). Yet, the Unruh--DeWitt (UDW) detector formalism can be elevated to unitary gates between qubits and quantum fields and has allowed RQI applications in quantum Shannon theory, such as mutual information, coherent information, and quantum capacity in field-mediated quantum channels. Recently, experimental realizations of UDW-style qubits have been proposed in two-dimensional quantum materials, but their value as a quantum technology, including quantum communication and computation, is not yet clear, especially since fields introduce many avenues for decoherence. We introduce controlled-unitary UDW logic gates between qubit and field that are comparable to the two-qubit CNOT gate. We then extend this formalism to demonstrate Quantum State Transfer (QST) (two CNOT gates) and SWAP (three CNOT gates) channels. We illustrate the performance of these quantum operation gates with the diamond distance, a measure of distinguishability between quantum channels. Distinguishability measures like diamond distance allow for a rigorous comparison between field-mediated transduction through UDW detectors and local quantum mechanical operations and so quantify the performance of UDW detectors in quantum technological applications. Using the controlled-unitary qubit-field interactions we define an exact form of the CNOT gate. With this technique we also define quantum field-mediated single qubit operations associated with the Hadamard $H$, the $S$, and $T$ gates. Thus, UDW detectors in simple settings enable a collection of gates known to provide universal quantum computing.
Abstract（参考訳）: 普遍的な量子ゲートの集合は量子コンピューティング理論の重要な部分であるが、相対論的量子情報(RQI)の発展理論には欠落している。しかし、unruh-dewitt(udw)検出器形式は量子ビットと量子場のユニタリゲートに高めることができ、相互情報、コヒーレント情報、場の媒介量子チャネルの量子容量といった量子シャノン理論におけるrqi応用を可能にした。近年、UDW型量子ビットの実験的な実現が2次元量子材料で提案されているが、量子通信や計算を含む量子技術としての価値はまだ明らかになっていない。 2量子ビットcnotゲートに匹敵する qubit と field の間の制御ユニタリな udw 論理ゲートを導入する。次に、この形式を拡張して量子状態移動(QST)(2つのCNOTゲート)とSWAP(3つのCNOTゲート)チャネルを示す。量子チャネル間の識別性の尺度であるダイヤモンド距離を用いて,これらの量子演算ゲートの性能を示す。ダイヤモンド距離などの識別性尺度は、udw検出器によるフィールド媒介変換と局所量子力学的操作の厳密な比較を可能にし、量子技術応用におけるudw検出器の性能を定量化する。制御単位量子場相互作用を用いて、CNOTゲートの正確な形式を定義する。この手法により、ハダマール$H$、$S$、および$T$ゲートに関連する量子場による単一量子ビット演算も定義する。したがって、簡単な設定でudw検出器は、普遍的な量子コンピューティングを提供するためのゲートの集合を可能にする。

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