論文の概要: Quantum Homogenization as a Quantum Steady State Protocol on NISQ Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14544v1
• Date: Thu, 19 Dec 2024 05:50:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:30:53.982401
• Title: Quantum Homogenization as a Quantum Steady State Protocol on NISQ Hardware
• Title（参考訳）: NISQハードウェア上での量子定常状態プロトコルとしての量子均質化
• Authors: Alexander Yosifov, Aditya Iyer, Daniel Ebler, Vlatko Vedral,
• Abstract要約: 量子ホモジェナイゼーション(quantum homogenization)は、貯水池に基づく量子状態近似プロトコルである。 我々は、標準的な量子同化プロトコルを、動的に等価(mathttSWAP$)$alpha$の定式化に拡張する。 提案プロトコルは,コード部分空間の修正が可能な完全正のトレース保存(CPTP)マップを生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.52549987351643
• License:
• Abstract: Quantum homogenization is a reservoir-based quantum state approximation protocol, which has been successfully implemented in state transformation on quantum hardware. In this work we move beyond that and propose the homogenization as a novel platform for quantum state stabilization and information protection. Using the Heisenberg exchange interactions formalism, we extend the standard quantum homogenization protocol to the dynamically-equivalent ($\mathtt{SWAP}$)$^\alpha$ formulation. We then demonstrate its applicability on available noisy intermediate-scale quantum (NISQ) processors by presenting a shallow quantum circuit implementation consisting of a sequence of $\mathtt{CNOT}$ and single-qubit gates. In light of this, we employ the Beny-Oreshkov generalization of the Knill-Laflamme (KL) conditions for near-optimal recovery channels to show that our proposed ($\mathtt{SWAP}$)$^\alpha$ quantum homogenization protocol yields a completely positive, trace preserving (CPTP) map under which the code subspace is correctable. Therefore, the protocol protects quantum information contained in a subsystem of the reservoir Hilbert space under CPTP dynamics.
• Abstract（参考訳）: 量子ホモジェナイゼーション(quantum homogenization)は、量子ハードウェア上での状態変換に成功している貯水池ベースの量子状態近似プロトコルである。 本研究では, 量子状態安定化と情報保護のための新しいプラットフォームとして, ホモジェナイゼーションを提案する。 ハイゼンベルク交換相互作用の形式主義を用いて、標準的な量子同質化プロトコルを動的に等価な$(\mathtt{SWAP}$)$^\alpha$ に拡張する。 次に、利用可能な雑音型中間スケール量子(NISQ)プロセッサに適用可能性を示す。 これを踏まえて、準最適回復チャネルに対するKL条件のベニ=オレシュコフ一般化を用いて、提案した$^\alpha$量子ホモジェナイゼーションプロトコルが、コード部分空間が修正可能である完全正のトレース保存(CPTP)マップを生成することを示す。 したがって、このプロトコルは、貯水池ヒルベルト空間のサブシステムに含まれる量子情報をCPTP力学の下で保護する。

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