論文の概要: Packaged Quantum States for Gauge-Invariant Quantum Computation and Communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02205v1
• Date: Sun, 04 May 2025 17:58:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-06 18:49:35.482028
• Title: Packaged Quantum States for Gauge-Invariant Quantum Computation and Communication
• Title（参考訳）: ゲージ不変量子計算と通信のためのパッケージ量子状態
• Authors: Rongchao Ma,
• Abstract要約: パッケージ化された量子状態に基づくゲージ不変量子情報処理のためのフレームワークを開発する。 我々は,従来の量子誤り訂正符号,量子アルゴリズム,量子通信プロトコルをハイブリッドパッケージサブスペースに適用する。 この結果から、ゲージ不変のパッケージ量子状態は、堅牢でフォールトトレラントでセキュアな量子技術への道筋を提供する可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Packaged quantum states are gauge-invariant states in which all internal quantum numbers (IQNs) form an inseparable block. This feature gives rise to novel packaged entanglements that encompass all IQNs, which is important both for fundamental physics and for quantum technology. Here we develop a framework for gauge-invariant quantum information processing based on packaged quantum states. We propose the necessary and sufficient conditions for a valid packaged superposition state of a single particle and multi-particle. We then present the details of constructing gauge-invariant packaged qubits (or qudits), packaged gates, and packaged circuits (which commute with the total charge operator). These serve as alternative foundation for gauge-invariant quantum information science. We then adapt conventional quantum error-correction codes, quantum algorithms, and quantum communication protocols to the ($d \times D$)-dimensional hybrid-packaged subspace. This high-dimensional hybrid-packaged subspace is flexible for pruning and scaling to match available physics systems. Thus, packaged quantum information processing becomes feasible and testable. Our results show that the gauge-invariant packaged quantum states may provide a possible route toward robust, fault-tolerant, and secure quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: パッケージ化された量子状態は、すべての内部量子数(IQN)が分離不能なブロックを形成するゲージ不変状態である。 この特徴は、基本的な物理学と量子技術の両方において重要であるすべてのIQNを包含する、新しいパッケージ化された絡み合いをもたらす。 ここでは,パッケージ化された量子状態に基づくゲージ不変量子情報処理のためのフレームワークを開発する。 本研究では, 単一粒子と多粒子のパッケージ化重ね合わせ状態に対する必要十分条件を提案する。 次に、ゲージ不変のパッケージドキュービット(またはキュービット)、パッケージドゲート、パッケージド回路(総電荷演算子に通勤する)の構築の詳細を示す。 これらはゲージ不変量子情報科学の代替基盤となる。 次に、従来の量子誤り訂正符号、量子アルゴリズム、および量子通信プロトコルを、(d \times D$)次元のハイブリッドパッケージサブ空間に適応させる。 この高次元ハイブリッドパッケージサブスペースは、利用可能な物理系と一致するように、刈り取りとスケーリングに柔軟である。 これにより、パッケージ化された量子情報処理が実現可能かつ検証可能となる。 この結果から、ゲージ不変のパッケージ量子状態は、堅牢でフォールトトレラントでセキュアな量子技術への道筋を提供する可能性が示唆された。

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