論文の概要: Universal quantum computation using quantum annealing with the
transverse-field Ising Hamiltonian
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19114v1
- Date: Thu, 29 Feb 2024 12:47:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-01 14:55:12.860852
- Title: Universal quantum computation using quantum annealing with the
transverse-field Ising Hamiltonian
- Title（参考訳）: 逆場イジング・ハミルトニアンを用いた量子アニール法による普遍量子計算
- Authors: Takashi Imoto, Yuki Susa, Ryoji Miyazaki, Tadashi Kadowaki, Yuichiro
Matsuzaki
- Abstract要約: 逆場イジング・ハミルトニアンを用いた普遍量子計算の実践的実装法を提案する。
我々の提案はD-Waveデバイスと互換性があり、大規模ゲートベースの量子コンピュータの実現の可能性を広げている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computation is a promising emerging technology, and by utilizing the
principles of quantum mechanics, it is expected to achieve faster computations
than classical computers for specific problems. There are two distinct
architectures for quantum computation: gate-based quantum computers and quantum
annealing. In gate-based quantum computation, we implement a sequence of
quantum gates that manipulate qubits. This approach allows us to perform
universal quantum computation, yet they pose significant experimental
challenges for large-scale integration. On the other hand, with quantum
annealing, the solution of the optimization problem can be obtained by
preparing the ground state. Conventional quantum annealing devices with
transverse-field Ising Hamiltonian, such as those manufactured by D-Wave Inc.,
achieving around 5000 qubits, are relatively more amenable to large-scale
integration but are limited to specific computations. In this paper, we present
a practical method for implementing universal quantum computation within the
conventional quantum annealing architecture using the transverse-field Ising
Hamiltonian. Our innovative approach relies on an adiabatic transformation of
the Hamiltonian, changing from transverse fields to a ferromagnetic interaction
regime, where the ground states become degenerate. Notably, our proposal is
compatible with D-Wave devices, opening up possibilities for realizing
large-scale gate-based quantum computers. This research bridges the gap between
conventional quantum annealing and gate-based quantum computation, offering a
promising path toward the development of scalable quantum computing platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子計算は有望な新興技術であり、量子力学の原理を利用することで、特定の問題に対して古典的コンピュータよりも高速な計算を実現することが期待されている。
量子計算には、ゲートベースの量子コンピュータと量子アニールという2つの異なるアーキテクチャがある。
ゲートベースの量子計算では、量子ビットを操作する量子ゲートのシーケンスを実装する。
このアプローチにより、普遍的な量子計算が可能となるが、大規模な統合には大きな実験的課題が生じる。
一方、量子アニーリングでは、基底状態を設定することで最適化問題の解を得ることができる。
d-wave inc. が製造した5000 qubit 程度の横場イジングハミルトニアンを持つ従来の量子アニーリングデバイスは、大規模な統合に比較的適しているが、特定の計算に制限されている。
本稿では,逆場イジング・ハミルトニアンを用いた従来の量子アニールアーキテクチャにおける普遍量子計算の実践的実装法を提案する。
我々の革新的なアプローチはハミルトンの断熱的な変換に依存し、横磁場から強磁性相互作用系へと変化し、基底状態は縮退する。
特に,提案手法はd-waveデバイスと互換性があり,大規模ゲート型量子コンピュータを実現する可能性を開く。
この研究は、従来の量子アニールとゲートベースの量子計算のギャップを埋め、スケーラブルな量子コンピューティングプラットフォームの開発に向けて有望な道筋を提供する。
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