論文の概要: Quantum Algorithm for Reversing Unknown Unitary Evolutions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04704v2
- Date: Tue, 22 Apr 2025 16:42:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-01 05:14:29.197655
- Title: Quantum Algorithm for Reversing Unknown Unitary Evolutions
- Title（参考訳）: 未知のユニタリ進化を逆転する量子アルゴリズム
- Authors: Yu-Ao Chen, Yin Mo, Yingjian Liu, Lei Zhang, Xin Wang,
- Abstract要約: 未知の量子進化を逆転することは、量子情報処理と基礎物理学の中心的な重要性である。
我々は、任意の未知のユニタリ変換を普遍的に逆転する決定論的かつ正確なアプローチである量子ユニタリ逆アルゴリズム(QURA)を導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.630679964089696
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reversing an unknown quantum evolution is of central importance to quantum information processing and fundamental physics, yet it remains a formidable challenge as conventional methods necessitate an infinite number of queries to fully characterize the quantum process. Here we introduce the Quantum Unitary Reversal Algorithm (QURA), a deterministic and exact approach to universally reverse arbitrary unknown unitary transformations using $\mathcal{O}(d^2)$ calls of the unitary, where $d$ is the system dimension. Our quantum algorithm resolves a fundamental problem of time-reversal simulations for closed quantum systems by confirming the feasibility of reversing any unitary evolution without knowing the exact process. The algorithm also provides the construction of a key oracle for unitary inversion in many quantum algorithm frameworks, such as quantum singular value transformation. It notably reveals a sharp boundary between the quantum and classical computing realms and unveils a quadratic quantum advantage in computational complexity for this foundational task.
- Abstract（参考訳）: 未知の量子進化を逆転することは、量子情報処理や基礎物理学において重要であるが、従来の方法では、量子過程を完全に特徴づけるために無限のクエリを必要とするため、依然として非常に難しい課題である。
ここでは、$\mathcal{O}(d^2)$呼び出しを用いて任意の未知のユニタリ変換を普遍的に反転させる決定論的かつ正確な方法である量子ユニタリ逆アルゴリズム(QURA)を紹介する。
我々の量子アルゴリズムは、正確な過程を知らずに、任意のユニタリ進化を逆転する可能性を確認することによって、閉量子系の時間反転シミュレーションの根本的な問題を解く。
このアルゴリズムはまた、量子特異値変換のような多くの量子アルゴリズムフレームワークにおいて、ユニタリ反転のための鍵オラクルの構築も提供する。
量子コンピューティング領域と古典コンピューティング領域の境界線をはっきりと示し、この基礎的なタスクの計算複雑性における2次量子上の優位性を明らかにしている。
関連論文リスト
- Efficient Quantum Pseudorandomness from Hamiltonian Phase States [41.94295877935867]
我々は、ハミルトニアン相状態(HPS)問題と呼ばれる量子硬度仮定を導入する。
我々は、我々の仮定が少なくとも完全に量子的であることを示し、すなわち片方向関数を構成するのに使用できない。
仮定とその変形により、多くの擬似ランダム量子プリミティブを効率的に構築できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-10T16:10:10Z) - Generalised Quantum Gates for Qudits and their Application in Quantum Fourier Transform [0.0]
任意のレベル$d$に対して普遍的に適用可能な、クディットゲートの新規な定式化を提案する。
量子ゲートの数学的枠組みを任意の次元に拡張することにより、任意の大きさの量子ビット上の量子計算の普遍的な集合を形成する明示的なゲート演算を導出する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-07T15:23:57Z) - Halving the Cost of Quantum Algorithms with Randomization [0.138120109831448]
量子信号処理(QSP)は、線形演算子の変換を実装するための体系的なフレームワークを提供する。
近年の研究では、量子チャネルへのユニタリゲートを促進する技術であるランダム化コンパイルが開発されている。
提案アルゴリズムは, 平均進化が対象関数に収束するように戦略的に選択されたランダム化の確率的混合を実装し, 誤差は等価個体よりも2次的に小さい。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-05T17:56:51Z) - Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [63.733312560668274]
d可変RZゲートとG-dクリフォードゲートを含む量子回路を与えられた場合、学習者は純粋に古典的な推論を行い、その線形特性を効率的に予測できるだろうか?
我々は、d で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが、小さな予測誤差を達成するのに十分であり、対応する計算の複雑さは d で指数関数的にスケールすることを証明する。
我々は,予測誤差と計算複雑性をトレードオフできるカーネルベースの学習モデルを考案し,多くの実践的な環境で指数関数からスケーリングへ移行した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z) - Character Complexity: A Novel Measure for Quantum Circuit Analysis [0.0]
本稿では,グループ理論の概念を実用的な量子コンピューティングの課題にブリッジする新しい尺度であるキャラクタ複雑度を紹介する。
キャラクタ複雑性のいくつかの重要な性質を証明し、量子回路の古典的シミュラビリティへの驚くべき接続を確立する。
本稿では、量子回路の構造に関する直感的な洞察を提供する、文字複雑性の革新的な可視化手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-19T01:58:54Z) - Computable and noncomputable in the quantum domain: statements and conjectures [0.70224924046445]
本稿では,量子コンピュータによって解を加速できる問題のクラスを記述するためのアプローチを検討する。
初期量子状態を所望の状態に変換するユニタリ演算は、1ビットと2ビットのゲートの列に分解可能である必要がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-25T15:47:35Z) - Quantum Subroutine for Variance Estimation: Algorithmic Design and Applications [80.04533958880862]
量子コンピューティングは、アルゴリズムを設計する新しい方法の基礎となる。
どの場の量子スピードアップが達成できるかという新たな課題が生じる。
量子サブルーチンの設計は、従来のサブルーチンよりも効率的で、新しい強力な量子アルゴリズムに固い柱を向ける。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-26T09:32:07Z) - Taming Quantum Time Complexity [45.867051459785976]
時間複雑性の設定において、正確さと遠心性の両方を達成する方法を示します。
我々は、トランスデューサと呼ばれるものに基づく量子アルゴリズムの設計に新しいアプローチを採用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-27T14:45:19Z) - Hamiltonian Encoding for Quantum Approximate Time Evolution of Kinetic
Energy Operator [2.184775414778289]
時間進化作用素は、量子コンピュータにおける化学実験の正確な計算において重要な役割を果たす。
我々は、運動エネルギー演算子の量子化のための新しい符号化法、すなわち量子近似時間発展法(QATE)を提案している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-05T05:25:38Z) - Quantum algorithms: A survey of applications and end-to-end complexities [90.05272647148196]
期待されている量子コンピュータの応用は、科学と産業にまたがる。
本稿では,量子アルゴリズムの応用分野について検討する。
私たちは、各領域における課題と機会を"エンドツーエンド"な方法で概説します。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-04T17:53:55Z) - Quantum Annealing for Single Image Super-Resolution [86.69338893753886]
単一画像超解像(SISR)問題を解くために,量子コンピューティングに基づくアルゴリズムを提案する。
提案したAQCアルゴリズムは、SISRの精度を維持しつつ、古典的なアナログよりも向上したスピードアップを実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-18T11:57:15Z) - Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent
states [49.299443295581064]
ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。
符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-02T18:08:08Z) - Quantum Machine Learning: from physics to software engineering [58.720142291102135]
古典的な機械学習アプローチが量子コンピュータの設備改善にどのように役立つかを示す。
量子アルゴリズムと量子コンピュータは、古典的な機械学習タスクを解くのにどのように役立つかについて議論する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-04T23:37:45Z) - Two-Unitary Decomposition Algorithm and Open Quantum System Simulation [0.17126708168238122]
非ゼロ特異値を持つ$d$次元演算子$A$を分解する量子二元分解(TUD)アルゴリズムを提案する。
2つのユニタリは決定論的に実装できるため、それぞれの状態準備の託宣に1つの呼び出ししか必要としない。
TUD法は、非ユニタリ作用素を2つのユニタリとして実装することができるため、線形代数や量子機械学習にも応用できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-20T16:09:28Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Variational Hamiltonian simulation for translational invariant systems
via classical pre-processing [0.0]
本稿では,量子回路の効率性を予測するため,古典最適化の解を用いた変分アルゴリズムを提案する。
我々の戦略は、数桁の精度でトロッタースズキの精度を向上させることができる。
我々の手法を古典的にシミュラブルなシステムサイズを超えて外挿することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-07T14:59:50Z) - Synthesis of Quantum Circuits with an Island Genetic Algorithm [44.99833362998488]
特定の演算を行うユニタリ行列が与えられた場合、等価な量子回路を得るのは非自明な作業である。
量子ウォーカーのコイン、トフォリゲート、フレドキンゲートの3つの問題が研究されている。
提案したアルゴリズムは量子回路の分解に効率的であることが証明され、汎用的なアプローチとして、利用可能な計算力によってのみ制限される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-06T13:15:25Z) - A Grand Unification of Quantum Algorithms [0.0]
最近、多くの量子アルゴリズムが量子特異値変換(quantum singular value transformation)と呼ばれる手法で結合された。
本稿では,まず量子信号処理を量子固有値変換に一般化する方法について解説する。
次に、QSVTを用いて、探索、位相推定、ハミルトニアンシミュレーションのための直感的な量子アルゴリズムを構築する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-06T17:46:33Z) - Imaginary Time Propagation on a Quantum Chip [50.591267188664666]
想像時間における進化は、量子多体系の基底状態を見つけるための顕著な技術である。
本稿では,量子コンピュータ上での仮想時間伝搬を実現するアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-24T12:48:00Z) - An Application of Quantum Annealing Computing to Seismic Inversion [55.41644538483948]
小型地震インバージョン問題を解決するために,D波量子アニールに量子アルゴリズムを適用した。
量子コンピュータによって達成される精度は、少なくとも古典的コンピュータと同程度である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-06T14:18:44Z) - How Does Adiabatic Quantum Computation Fit into Quantum Automata Theory? [0.0]
量子システムの断熱進化は、量子計算を物理的に実現するための潜在的な手段として研究されている。
本稿では,量子オートマトン理論の急速に進展する枠組みに,断熱的量子計算をどのように適合させるか,という大胆な疑問を提起する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-15T11:29:59Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。