論文の概要: Unitary-transformed projective squeezing: applications for circuit-knitting and state-preparation of non-Gaussian states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.19505v1
• Date: Fri, 29 Nov 2024 06:53:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-02 15:19:43.081305
• Title: Unitary-transformed projective squeezing: applications for circuit-knitting and state-preparation of non-Gaussian states
• Title（参考訳）: ユニタリ変換射影スキーズ:非ガウス状態の回路編曲と状態準備への応用
• Authors: Keitaro Anai, Yasunari Suzuki, Yuuki Tokunaga, Yuichiro Matsuzaki, Shuntaro Takeda, Suguru Endo,
• Abstract要約: 連続可変(CV)量子コンピューティングは、量子計算の有望な候補である。 本研究では, 圧縮真空から一元変換された状態に量子状態を投影する形式を確立させる。 我々は、より大規模な量子デバイスをシミュレーションし、典型的な非ガウス状態の1つに状態を投影する方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15833270109954137
• License:
• Abstract: Continuous-variable (CV) quantum computing is a promising candidate for quantum computation because it can utilize infinite-dimensional Hilbert space even with one mode and efficiently handle continuous values. Although the photonic platforms have been considered as a leading platform for CV computation, hybrid systems comprising qubits and bosonic modes, e.g., superconducting hardware, have shown significant developments because they can prepare non-Gaussian state by utilizing the nonlinear interaction between the qubits and the bosonic modes. However, the experimentally realizable size of hybrid hardware is currently restricted. Moreover, the fidelity of the non-Gaussian state is still limited. In this work, by developing the projective squeezing method, we establish the formalism for projecting quantum states onto the states that are unitary-transformed from the squeezed vacuum at the expense of the sampling cost. Based on this formalism, we propose methods for simulating larger quantum devices and projecting the state onto one of the typical non-Gaussian states, the cubic phase state, with a higher squeezing level and higher nonlinearity. For practical implementation, we can apply the smeared projector either by linear-combination-of-unitaries or virtual quantum error detection algorithms by leveraging the interactions in hybrid systems of qubits and bosonic modes. We numerically verify the performance of our methods and also show that the effect of photon-loss errors can be suppressed due to projection.
• Abstract（参考訳）: 連続変数(CV)量子コンピューティングは、1つのモードでも無限次元ヒルベルト空間を利用でき、連続値を効率的に処理できるため、量子計算の候補として期待できる。 フォトニックプラットフォームはCV計算の先駆的なプラットフォームと考えられているが、量子ビットとボソニックモードを含むハイブリッドシステム、例えば超伝導ハードウェアは、量子ビットとボソニックモードの間の非線形相互作用を利用して非ガウス状態を作成することができるため、大きな発展を見せている。 しかし、実験的に実現可能なハイブリッドハードウェアのサイズは制限されている。 さらに、非ガウス状態の忠実度は依然として制限されている。 本研究では, スクイーズ法の開発により, サンプリングコストを犠牲にして, スクイーズ真空から一元変換された状態に量子状態を投影する形式を確立した。 この定式化に基づいて、より大きい量子デバイスをシミュレーションし、典型的な非ガウス状態である立方相状態の1つに状態を投影する手法を提案する。 実際の実装では、量子ビットとボソニックモードのハイブリッドシステムにおける相互作用を活用することにより、線形組合わせまたは仮想量子誤り検出アルゴリズムにより、スミアドプロジェクタを適用できる。 提案手法の性能を数値的に検証し,プロジェクションによる光子損失誤差の影響を抑えることができることを示す。

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