論文の概要: Classical simulability of constant-depth linear-optical circuits with noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.08086v1
• Date: Wed, 12 Jun 2024 11:08:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-13 17:24:58.018342
• Title: Classical simulability of constant-depth linear-optical circuits with noise
• Title（参考訳）: 雑音を有する定数深さ線形光回路の古典的シミュレーション可能性
• Authors: Changhun Oh,
• Abstract要約: ノイズは、量子計算の優位性を達成する量子デバイスを実現する上での大きな障害の1つである。 本研究では,光子損失と偏微分性の影響下での浅い深度線形光回路の複雑さについて検討する。
• 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: Noise is one of the main obstacles to realizing quantum devices that achieve a quantum computational advantage. A possible approach to minimize the noise effect is to employ shallow-depth quantum circuits since noise typically accumulates as circuit depth grows. In this work, we investigate the complexity of shallow-depth linear-optical circuits under the effects of photon loss and partial distinguishability. By establishing a correspondence between a linear-optical circuit and a bipartite graph, we show that the effects of photon loss and partial distinguishability are equivalent to removing the corresponding vertices. Using this correspondence and percolation theory, we prove that for constant-depth linear-optical circuits with single photons, there is a threshold of loss (noise) rate above which the linear-optical systems can be decomposed into smaller systems with high probability, which enables us to simulate the systems efficiently. Consequently, our result implies that even in shallow-depth circuits where noise is not accumulated enough, its effect may be sufficiently significant to make them efficiently simulable using classical algorithms due to its entanglement structure constituted by shallow-depth circuits.
• Abstract（参考訳）: ノイズは、量子計算の優位性を達成する量子デバイスを実現する上での大きな障害の1つである。 ノイズ効果を最小限にするためには、ノイズが回路の深さが大きくなるにつれて蓄積されるため、浅い深さの量子回路を用いるのが考えられる。 本研究では,光子損失と偏微分性の影響下での浅い深度線形光回路の複雑さについて検討する。 線形光回路と二部グラフの対応性を確立することにより、光子損失と部分的識別性の影響が対応する頂点の除去に等しいことを示す。 この対応とパーコレーション理論を用いて、単一光子を持つ定数深度線形光学回路に対して、線形光学系を高い確率で小さな系に分解可能な損失(ノイズ)のしきい値があることを証明し、効率よく系をシミュレートする。 その結果, ノイズが十分に蓄積されていない浅層深度回路においても, 浅部深度回路で構成される絡み合い構造により, 従来のアルゴリズムを用いて効率よくシミュレーションできる可能性が示唆された。

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