論文の概要: Distributed Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.02881v1
• Date: Tue, 05 Nov 2024 07:48:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 14:59:32.861690
• Title: Distributed Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 分散量子シミュレーション
• Authors: Tianfeng Feng, Jue Xu, Wenjun Yu, Zekun Ye, Penghui Yao, Qi Zhao,
• Abstract要約: 通信効率の高い分散量子シミュレーションプロトコルを提案する。 我々のプロトコルは、量子通信の複雑さの低い境界を導出することで最適であることが示されている。 我々の研究は、スケーラブルな量子シミュレーションによって実用的な量子優位を達成するための道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.11934294941432
• License:
• Abstract: Quantum simulation is a promising pathway toward practical quantum advantage by simulating large-scale quantum systems. In this work, we propose communication-efficient distributed quantum simulation protocols by exploring three quantum simulation algorithms, including the product formula, the truncated Taylor series, and the processing of quantum signals over a quantum network. Our protocols are further shown to be optimal by deriving a lower bound on the quantum communication complexity for distributed quantum simulations with respect to evolution time and the number of distributed quantum processing units. Additionally, our distributed techniques go beyond quantum simulation and are applied to distributed versions of Grover's algorithms and quantum phase estimation. Our work not only paves the way for achieving a practical quantum advantage by scalable quantum simulation but also enlightens the design of more general distributed architectures across various physical systems for quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、大規模量子システムをシミュレートすることで、実用的な量子優位性への有望な経路である。 本研究では,3つの量子シミュレーションアルゴリズムを探索することにより,通信効率のよい分散量子シミュレーションプロトコルを提案する。 さらに、進化時間と分散量子処理ユニット数に関して、分散量子シミュレーションの量子通信複雑性の低い境界を導出することにより、このプロトコルが最適であることが示されている。 さらに、我々の分散技術は量子シミュレーションを超えて、Groverのアルゴリズムの分散バージョンと量子位相推定に適用される。 我々の研究は、スケーラブルな量子シミュレーションによる実用的な量子優位性を達成するための道を開くだけでなく、量子計算のために様々な物理システムにまたがるより一般的な分散アーキテクチャの設計も啓蒙する。

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