論文の概要: Quantum walk with coherent multiple translations induces fast quantum gate operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.04990v1
• Date: Mon, 07 Apr 2025 12:14:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-08 14:09:30.001771
• Title: Quantum walk with coherent multiple translations induces fast quantum gate operations
• Title（参考訳）: コヒーレントな多重翻訳による量子ウォークは高速な量子ゲート演算を誘導する
• Authors: Yixiang Zhang, Xin Qiao, Luojia Wang, Yanyan He, Zhaohui Dong, Xianfeng Chen, Luqi Yuan,
• Abstract要約: 我々は、離散時間量子ウォークをサポートする強い共鳴変調の下でリングを研究する。 複数の翻訳経路がコヒーレントな方法で追加され、トポロジカルバンドの下で歩行者が進化する。 本研究は,コヒーレントな多重経路量子ウォークに基づく高速な量子ゲート演算を実現するために単一リングを用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7532494590119037
• License:
• Abstract: Quantum walks with one-dimensional translational symmetry are important for quantum algorithms, where the speed-up of the diffusion speed can be reached if long-range couplings are added. Our work studies a scheme of a ring under the strong resonant modulation that can support discrete-time quantum walk including coherent multiple long-range translations in a natural way along synthetic frequency dimension. These multiple translation paths are added in a coherent way, which makes the walker evolve under the topological band. Therein, not only the fast diffusion speed is expected, but more importantly, we find that single quantum gate operations can be performed in the quasi-momentum space. In particular, we show the arbitrary single-qubit state preparation and an example of CNOT two-qubit gate with only one time step, dramarically increasing quantum algorithms. Our study uses a single ring to provide fast quantum gate operations based on coherent multiple path quantum walk, which may provide unique designs for efficient quantum operations on photonic chips.
• Abstract（参考訳）: 1次元の翻訳対称性を持つ量子ウォークは、長距離結合を加えると拡散速度のスピードアップに達する量子アルゴリズムにとって重要である。 我々の研究は、合成周波数次元に沿って自然に複数の長距離翻訳を含む離散時間量子ウォークをサポートする強い共鳴変調の下でのリングのスキームを研究する。 これらの複数の翻訳経路はコヒーレントな方法で追加され、歩行者はトポロジカルバンドの下で進化する。 したがって、高速な拡散速度が期待できるだけでなく、より重要なことは、準モメンタム空間において単一の量子ゲート演算を実行できることである。 特に、任意の単一量子状態の準備とCNOT2量子ゲートの1つの時間ステップの例を示し、ドラマティックに増加する量子アルゴリズムについて述べる。 本研究は,光チップ上での高速な量子ゲート演算のための単一リングを用いて,コヒーレントな多重経路量子ウォークに基づく高速な量子ゲート演算を実現する。

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