論文の概要: Universal quantum computation using quantum annealing with the transverse-field Ising Hamiltonian
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19114v2
- Date: Wed, 12 Mar 2025 04:29:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-13 15:35:54.629277
- 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, 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
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- 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）: 量子計算は将来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列を実装している。
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な課題が生じる。
一方、量子アニールでは、基底状態を作成することで最適化問題の解が得られる。
D-Wave Inc. が約 5000 キュービットで製造したような、横磁場イジング・ハミルトンによる従来の量子アニール装置は、大規模な積分には比較的適しているが、特定の計算に限られている。
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いて,普遍的な量子計算を実現するための実用的な方法を提案する。
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、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。
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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