論文の概要: Beyond Boson Sampling: Higher Spin Sampling as a Practical Path to Quantum Supremacy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.07312v1
• Date: Mon, 12 May 2025 07:57:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.29888
• Title: Beyond Boson Sampling: Higher Spin Sampling as a Practical Path to Quantum Supremacy
• Title（参考訳）: ボソンサンプリングを超えて - 量子サプリマシーの実践的パスとしてのスピンサンプリング
• Authors: Chon-Fai Kam, En-Jui Kuo,
• Abstract要約: 量子超越性への実践的な経路として、任意のスピン-S$状態に対するスピンサンプリングを導入する。 サイト数$m$とスピン数$n$ as $msim n1+epsilon$の間の準線形スケーリング関係を同定する。 これは、スピンシステム内では、線形モード領域における等価なフォック状態ボソンサンプリングタスクが、リソース要求の低減とともに実験的に実現可能であることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Since the dawn of quantum computation science, a range of quantum algorithms have been proposed, yet few have experimentally demonstrated a definitive quantum advantage. Shor's algorithm, while renowned, has not been realized at a scale to outperform classical methods. In contrast, Fock-state boson sampling has been theoretically established as a means of achieving quantum supremacy. However, most existing experimental realizations of boson sampling to date have been based on Gaussian boson sampling, in which the input states consist of squeezed states of light. In this work, we first introduce spin sampling for arbitrary spin-$S$ states as a practical path to quantum supremacy. We identified a quasi-linear scaling relation between the number of sites $m$ and the number of spins $n$ as $m\sim n^{1+\epsilon}$, where $\epsilon=3/(2S)$ is inversely proportional to the spin quantum number. This suggests that, within a spin system, an equivalent Fock-state boson sampling task in the linear mode region, characterized by $m\sim \Omega(n^{1+\epsilon})$, is experimentally feasible with reduced resource requirements.
• Abstract（参考訳）: 量子計算科学の誕生以来、様々な量子アルゴリズムが提案されているが、決定的な量子上の優位性を実験的に証明しているものはほとんどない。 ショアのアルゴリズムは有名だが、古典的手法を上回るスケールでは実現されていない。 対照的に、フォック状態ボソンサンプリングは量子超越性を達成する手段として理論的に確立されている。 しかし、現在までのボソンサンプリングのほとんどの実験はガウスのボソンサンプリングに基づいており、入力状態は光の収縮状態で構成されている。 本研究では、量子超越性への実践的な経路として、任意のスピン-S$状態に対するスピンサンプリングを導入する。 サイト数$m$とスピン数$n$ as$m\sim n^{1+\epsilon}$の間の準線形スケーリング関係を同定し、そこでは$\epsilon=3/(2S)$はスピン量子数に逆比例する。 このことは、スピン系内では、$m\sim \Omega(n^{1+\epsilon})$を特徴とする線形モード領域における等価なフォック状態ボソンサンプリングタスクが、リソース要求を減らして実験的に実現可能であることを示唆している。

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