論文の概要: Quest for quantum advantage: Monte Carlo wave-function simulations of the Coherent Ising Machine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.02681v1
• Date: Sun, 05 Jan 2025 22:37:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 17:05:30.969203
• Title: Quest for quantum advantage: Monte Carlo wave-function simulations of the Coherent Ising Machine
• Title（参考訳）: 量子優位性の探求:コヒーレントイジングマシンのモンテカルロ波動関数シミュレーション
• Authors: Manushan Thenabadu, Run Yan Teh, Jia Wang, Simon Kiesewetter, Margaret D Reid, Peter D Drummond,
• Abstract要約: 高量子状態におけるCIMのコヒーレント結合戦略を解析する。 システム固有の複雑さのため、最大ネットワークサイズは制限される。 我々はモンテカルロ波動関数法を用いて、波動関数の次元としてスケールし、多数のサンプルを用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9066457076780587
• License:
• Abstract: The Coherent Ising Machine (CIM) is a quantum network of optical parametric oscillators (OPOs) intended to find ground states of the Ising model. This is an NP-hard problem, related to several important minimization problems, including the max-cut graph problem, and many similar problems. In order to enhance its potential performance, we analyze the coherent coupling strategy for the CIM in a highly quantum regime. To explore this limit we employ accurate numerical simulations. Due to the inherent complexity of the system, the maximum network size is limited. While master equation methods can be used, their scalability diminishes rapidly for larger systems. Instead, we use Monte Carlo wave-function methods, which scale as the wave-function dimension, and use large numbers of samples. These simulations involve Hilbert spaces exceeding $10^{7}$ dimensions. To evaluate success probabilities, we use quadrature probabilities. We demonstrate the potential for quantum computational advantage through improved simulation times and success rates in a low-dissipation regime, by using quantum superpositions and time varying couplings to give enhanced quantum effects.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント・イジング・マシン(Coherent Ising Machine, CIM)は、イジングモデルの基底状態を見つけることを目的とした光学パラメトリック発振器(OPO)の量子ネットワークである。 これはNPハード問題であり、最大カットグラフ問題や同様の問題を含むいくつかの重要な最小化問題と関連している。 その潜在的な性能を高めるため、CIMのコヒーレント結合戦略を高量子状態下で解析する。 この限界を探索するために、正確な数値シミュレーションを用いる。 システム固有の複雑さのため、最大ネットワークサイズは制限される。 マスター方程式法は使用できるが、大規模システムではスケーラビリティが急速に低下する。 代わりにモンテカルロ波動関数法を用い、波動関数の次元としてスケールし、多数のサンプルを用いる。 これらのシミュレーションはヒルベルト空間が 10^{7}$ 次元を超えることを含む。 成功確率を評価するために、二次確率を用いる。 量子重畳と時間変化結合を用いて量子効果を増強することにより、低散逸状態におけるシミュレーション時間と成功率を改善することにより、量子計算の優位性の可能性を示す。

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