論文の概要: Self-testing memory-bounded quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04215v1
• Date: Wed, 06 Nov 2024 19:23:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-08 19:38:23.701596
• Title: Self-testing memory-bounded quantum computers
• Title（参考訳）: 自己テスト型メモリバウンド量子コンピュータ
• Authors: Jan Nöller, Nikolai Miklin, Martin Kliesch, Mariami Gachechiladze,
• Abstract要約: 単一デバイス構成で量子システム・クイズと呼ばれるプロトコルを提案する。 このプロトコルは、ブラックボックスシナリオで状態準備、ゲート、測定によって与えられる全量子モデルの自己検査を実現する。 我々は,任意の量子ビット数に対して,複数量子ビットの普遍ゲートを自己テストする命令の集合を同定し,メモリバウンド量子コンピュータのための最初の音響認証ツールを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1874930567916036
• License:
• Abstract: The rapid advancement of quantum computers makes it particularly important to develop methods for certifying their correct functioning. In a single-device setup, we propose a simple protocol called quantum system quizzing. This protocol achieves self-testing of an entire quantum model given by state preparation, gates, and measurement in a black-box scenario under the dimension assumption only. Due to the self-testing approach, this certification method is inherently free of state preparation and measurement errors. One of the major challenges in the single-device setup is recovering the tensor-product structure of a multi-qubit system in a black-box scenario. Our work is the first to solve this challenge without relying on computational assumptions. We achieve this by identifying deterministic input-output correlations of the target model that can only be exhibited by systems, in which individual qubits can be addressed. These input-output relations are tested on a quantum computer in each protocol round. We identify sets of instructions which self-test multi-qubit universal gate sets for arbitrary numbers of qubits, delivering the first sound certification tool for memory-bounded quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの急速な進歩は、それらの正しい機能を証明する方法を開発することが特に重要である。 単一デバイス構成では、量子システム・クイズと呼ばれる単純なプロトコルを提案する。 このプロトコルは、状態準備、ゲート、測定によって与えられる全量子モデルの次元仮定のみの下でのブラックボックスシナリオでの自己検査を実現する。 自己検査手法により、この認証法は本質的に状態準備と測定誤差を伴わない。 単一デバイスセットアップにおける大きな課題の1つは、ブラックボックスシナリオにおけるマルチキュービットシステムのテンソル積構造を回復することである。 私たちの研究は、計算的な仮定に頼らずにこの課題を最初に解決した。 我々は,個々のキュービットに対処可能なシステムでのみ表示可能な対象モデルの決定論的入出力相関を同定することにより,これを実現できる。 これらの入出力関係は、各プロトコルラウンドの量子コンピュータ上でテストされる。 我々は,任意の量子ビット数に対して,複数量子ビットの普遍ゲートを自己テストする命令の集合を同定し,メモリバウンド量子コンピュータのための最初の音響認証ツールを提供する。

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