論文の概要: Operator-basis Matrix Product State formalism for optical circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.01737v1
• Date: Mon, 03 Feb 2025 19:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 14:58:36.468726
• Title: Operator-basis Matrix Product State formalism for optical circuits
• Title（参考訳）: 光回路における演算子-基底行列積状態の定式化
• Authors: Dario Cilluffo, Matthias Kost, Nicola Lorenzoni, Martin B. Plenio,
• Abstract要約: 演算子基底行列積状態(MPS)という別のテンソルネットワークフレームワークを提案する。 MPSは、ユニタリ干渉計行列に符号化された量子光学回路の入出力関係を利用する。 我々はテンソルネットワークの柔軟性を利用して、偏微分可能性と光子損失を組み込むフォーマリズムを拡張した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7499722271664147
• License:
• Abstract: Tensor network formalisms have emerged as powerful tools for simulating quantum state evolution. While widely applied in the study of optical quantum circuits, such as Boson Sampling, existing tensor network approaches fail to address the complexity mismatch between tensor contractions and the calculation of photon-counting probability amplitudes. Here, we present an alternative tensor network framework, the operator-basis Matrix Product State (MPS), which exploits the input-output relations of quantum optical circuits encoded in the unitary interferometer matrix. Our approach bridges the complexity gap by enabling the computation of the permanent -- central to Boson Sampling -- with the same computational complexity as the best known classical algorithm based on a graphical representation of the operator-basis MPS that we introduce. Furthermore, we exploit the flexibility of tensor networks to extend our formalism to incorporate partial distinguishability and photon loss, two key imperfections in practical interferometry experiments. This work offers a significant step forward in the simulation of large-scale quantum optical systems and the understanding of their computational complexity.
• Abstract（参考訳）: テンソルネットワーク形式は量子状態の進化をシミュレートするための強力なツールとして登場した。 ボソンサンプリングのような光学量子回路の研究に広く応用されているが、既存のテンソルネットワークアプローチはテンソル収縮と光子計数確率振幅の計算の間の複雑さのミスマッチに対処できない。 本稿では,1次干渉計行列に符号化された量子光学回路の入出力関係を利用する,別のテンソルネットワークフレームワークである演算子基底行列生成状態(MPS)を提案する。 提案手法は,演算子基底MPSのグラフィカル表現に基づく古典的アルゴリズムと同じ計算量で,ボソンサンプリングの中心となる永続的な計算を可能にすることで,複雑性のギャップを埋める。 さらに, テンソルネットワークの柔軟性を活用し, 偏微分可能性と光子損失, 実測干渉実験における2つの重要な欠陥を考慮したフォーマリズムを拡張した。 この研究は、大規模量子光学系のシミュレーションと計算複雑性の理解において大きな前進をもたらす。

関連論文リスト

• Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [63.733312560668274]
  d可変RZゲートとG-dクリフォードゲートを含む量子回路を与えられた場合、学習者は純粋に古典的な推論を行い、その線形特性を効率的に予測できるだろうか? 我々は、d で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが、小さな予測誤差を達成するのに十分であり、対応する計算の複雑さは d で指数関数的にスケールすることを証明する。 我々は,予測誤差と計算複雑性をトレードオフできるカーネルベースの学習モデルを考案し,多くの実践的な環境で指数関数からスケーリングへ移行した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z)
• Emulating quantum computing with optical matrix multiplication [0.0]
  光コンピューティングは光の速度を利用してベクトル行列演算を効率的に行う。 量子力学原理を用いてフォトニック行列乗法を定式化する。 我々はよく知られたアルゴリズム、すなわちDeutsch-Jozsaのアルゴリズムを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-19T10:11:06Z)
• Unified framework for efficiently computable quantum circuits [0.0]
  クリフォードとマッチゲートからなる量子回路は、古典的コンピュータ上で効率的にシミュレート可能であることが知られている2種類の回路である。 我々は、これらの回路を効率的にシミュレートできる特別な構造を透過的に示す統一されたフレームワークを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-16T08:04:28Z)
• Quantum tensor network algorithms for evaluation of spectral functions on quantum computers [0.0]
  テンソルネットワークから導かれる量子アルゴリズムを用いて,量子多体系の静的および動的特性をシミュレートする。 量子コンピュータ上で基底状態と励起状態を作成し、分子ナノマグネット(MNM)に応用するアルゴリズムをパラダイムとして示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-26T18:01:42Z)
• A hybrid quantum-classical algorithm for multichannel quantum scattering of atoms and molecules [62.997667081978825]
  原子と分子の衝突に対するシュリンガー方程式を解くためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムはコーン変分原理の$S$-matrixバージョンに基づいており、基本散乱$S$-matrixを計算する。 大規模多原子分子の衝突をシミュレートするために,アルゴリズムをどのようにスケールアップするかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-12T18:10:47Z)
• Order-invariant two-photon quantum correlations in PT-symmetric interferometers [62.997667081978825]
  線形フォトニック量子ネットワークにおける多光子相関は行列永久性によって制御される。 個々のビルディングブロックからのネットワークの全体的多光子挙動は直観に反する。 この結果は,小規模の非エルミートネットワークにおいても,量子相関を直感的に保存する新たな方法の導出となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-23T09:43:49Z)
• Tensor-network-assisted variational quantum algorithm [3.5995214208007944]
  本稿では,テンソルネットワークを用いた変分量子アルゴリズムのフレームワークを提案する。 提案手法は浅量子回路を用いた従来の手法より一貫して優れていることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-20T16:59:54Z)
• Low-rank tensor decompositions of quantum circuits [14.531461873576449]
  我々はMPOを用いて量子状態、量子ゲート、量子回路全体を低ランクテンソルとして表現する方法を示す。 これにより、古典コンピュータ上の複雑な量子回路の解析とシミュレーションが可能になる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-19T22:09:15Z)
• Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational Chemistry [51.827942608832025]
  短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。 計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z)
• Quantum-Classical Hybrid Algorithm for the Simulation of All-Electron Correlation [58.720142291102135]
  本稿では、分子の全電子エネルギーと古典的コンピュータ上の特性を計算できる新しいハイブリッド古典的アルゴリズムを提案する。 本稿では,現在利用可能な量子コンピュータ上で,化学的に関連性のある結果と精度を実現する量子古典ハイブリッドアルゴリズムの能力を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-22T18:00:00Z)
• Rapid characterisation of linear-optical networks via PhaseLift [51.03305009278831]
  集積フォトニクスは優れた位相安定性を提供し、半導体産業によって提供される大規模な製造性に依存することができる。 このような光回路に基づく新しいデバイスは、機械学習アプリケーションにおいて高速でエネルギー効率の高い計算を約束する。 線形光ネットワークの転送行列を再構成する新しい手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-01T16:04:22Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。