論文の概要: Quantum Frequential Computing: a quadratic runtime advantage for all computations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02389v2
• Date: Sun, 23 Mar 2025 17:06:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-25 16:32:16.022106
• Title: Quantum Frequential Computing: a quadratic runtime advantage for all computations
• Title（参考訳）: 量子周波数計算:全ての計算に対する二次的ランタイムの利点
• Authors: Mischa P. Woods,
• Abstract要約: ゲート周波数の増加により量子スピードアップが発生するため、我々は量子頻繁なコンピュータを開発する。 この利点を実現するためには、コンピュータのアーキテクチャのごく一部のみが最適な量子制御状態を使用する必要があることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: An enduring challenge in computer science is reducing the runtime required to solve computational problems. Quantum computing has attracted significant attention due to its potential to deliver asymptotically faster solutions to certain problems compared to the best-known classical algorithms. This advantage is enabled by the quantum mechanical nature of the logical degrees of freedom. To date, it was unknown if permitting other parts of the computer to be quantum mechanical, rather than semi-classical, could yield additional runtime speed-ups as a function of resource utilization (e.g., power consumption or cooling requirements). In this work, we prove that when the control mechanisms associated with gate implementation are optimal quantum mechanical states, a quadratic runtime speedup (with respect to power consumption) is achievable for any algorithm, relative to optimal classical or semi-classical control schemes. Moreover, we demonstrate that only a small fraction of the computer's architecture needs to employ optimal quantum control states to realize this advantage, thereby significantly simplifying the design of future systems. We call this new device a quantum frequential computer, since the quantum speedup arises from an increase in gate frequency. In current state-of-the-art designs, gate frequency is often limited by the coupling strength between components. Notably, our approach achieves the speedup without requiring an increase in coupling strength.
• Abstract（参考訳）: コンピュータ科学における永続的な課題は、計算問題を解くのに必要なランタイムを減らすことである。 量子コンピューティングは、最もよく知られた古典的アルゴリズムと比較して漸近的に高速な解を提供する可能性から、大きな注目を集めている。 この利点は、論理的自由度の量子力学的性質によって実現される。 これまでのところ、コンピュータの他の部分が半古典的ではなく量子力学的であることを認めることは、リソース利用(電力消費や冷却要求など)の機能として追加のランタイムスピードアップをもたらすかどうかは不明だった。 本研究は,ゲート実装に関連する制御機構が最適量子力学状態である場合,最適古典的あるいは半古典的制御方式と比較して,任意のアルゴリズムに対して2次実行速度が達成可能であることを示す。 さらに、この利点を実現するために最適な量子制御状態を用いることで、コンピュータアーキテクチャのごく一部しか必要とせず、将来のシステムの設計を大幅に単純化することを示した。 我々はこの新しいデバイスを、ゲート周波数の増加によって量子スピードアップが発生するため、量子頻繁なコンピュータと呼ぶ。 現在の最先端設計では、ゲート周波数はコンポーネント間の結合強度によって制限されることが多い。 特に,本手法は結合強度の増大を必要とせず,高速化を実現する。

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