論文の概要: Quantum Resetting Protocols Based on Synchronizing Words
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.01106v1
- Date: Tue, 01 Apr 2025 18:23:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 13:20:51.977698
- Title: Quantum Resetting Protocols Based on Synchronizing Words
- Title（参考訳）: 単語同期に基づく量子リセットプロトコル
- Authors: Jędrzej Stempin, Jan Wójcik, Andrzej Grudka, Marcin Karczewski, Paweł Kurzyński, Antoni Wójcik,
- Abstract要約: 量子同期語に基づく新しいリセットプロトコルを提案する。
本稿では,このプロトコルを実現し,量子コンピュータ上で実装可能な量子回路を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Resetting a system's state plays a fundamental role in physics, engineering, computer science, and many other fields. Here we focus on a method originally proposed in automata theory. The state of an automaton evolves according to a set of rules. These rules form an alphabet, and one can apply these rules one after another. Such a sequence of rules is known as a word. Some particular words, known as synchronizing words, enable a system to evolve into a predetermined state regardless of its initial configuration. This process, which is inherently irreversible, appears at first glance to be incompatible with the unitarity of quantum mechanics. Unitary evolution preserves information, hence forbids such classical resetting to a predetermined state. In this work, we introduce a novel resetting protocol based on quantum-synchronizing words by incorporating auxiliary qubits whose states encode rules of the automaton's alphabet. We further propose a quantum circuit that realizes this protocol and can be implemented on a quantum computer. Additionally, we establish a connection between this approach and Kraus channels, showing that quantum synchronizing words can be achieved without explicit reference to the states of ancillary qubits. Our results bridge classical and quantum notions of synchronizing words, shedding light on the interplay between quantum information processing and non-unitary dynamics.
- Abstract（参考訳）: システムの状態のリセットは、物理学、工学、計算機科学、その他多くの分野において基本的な役割を果たす。
ここでは、もともとオートマトン理論で提案された手法に焦点を当てる。
オートマトンの状態は一連のルールに従って進化する。
これらの規則はアルファベットを形成し、これらの規則を次々と適用することができる。
このような規則の列は単語として知られている。
同期語として知られるいくつかの特定の単語は、システムが初期構成に関係なく所定の状態に進化することを可能にする。
この過程は本質的に不可逆であり、一見すると量子力学のユニタリ性とは相容れないように見える。
ユニタリ進化は情報を保存し、従ってそのような古典的なリセットを所定の状態に戻すことを禁ずる。
本研究では,自動文字の規則を符号化した補助量子ビットを組み込むことにより,量子同期語に基づく新しいリセットプロトコルを提案する。
さらに,このプロトコルを実現し,量子コンピュータ上で実装可能な量子回路を提案する。
さらに,この手法とKrausチャネルの接続を確立することにより,アクセル量子ビットの状態に明示的に言及することなく,量子同期語を実現できることを示す。
我々の結果は、古典的および量子的な単語の同期の概念を橋渡しし、量子情報処理と非単位力学の相互作用に光を遮蔽する。
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