論文の概要: Indefinite Causal Order Skip Logic with Coherently Conditioned Subroutines and Application to Grover Search

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.00647v2
• Date: Tue, 03 Jun 2025 03:58:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:33.389256
• Title: Indefinite Causal Order Skip Logic with Coherently Conditioned Subroutines and Application to Grover Search
• Title（参考訳）: コヒーレント条件付きサブルーチンの不定因数次スキップ論理とグロバー探索への応用
• Authors: Kym Derriman,
• Abstract要約: 不定因数順序 (ICO) は、量子回路が演算列をコヒーレントに重畳することを可能にする。 この研究は、新しいユニタリ回路プリミティブであるQuantum Skip Gate (QSG)を導入している。 QSGは操作自体の存在や欠如を重畳し、完全にユニタリな設定で条件量子論理を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Indefinite causal order (ICO) allows quantum circuits to coherently superpose the sequence of operations, creating computational possibilities beyond fixed gate ordering. This work introduces the Quantum Skip Gate (QSG), a new unitary circuit primitive that extends ICO to coherently control whether an expensive quantum subroutine is executed, without mid-circuit measurement or loss of coherence. Unlike conventional ICO constructions that superpose gate sequences, the QSG superposes the presence or absence of operations themselves, enabling conditional quantum logic in a fully unitary setting. Demonstrated experimentally in a Grover-style search on IBM quantum hardware (n = 4, k = 3), the QSG reduces costly subroutine calls by 9-25 percent, achieving a 31-61 percent improvement in success-per-oracle efficiency relative to a fixed-order baseline. Noise-model simulations confirm and strengthen these efficiency gains (up to 45 percent) when using an optimized "swap-out" design. These results demonstrate that ICO can provide practical, coherence-preserving resource management, significantly reducing runtime costs and noise accumulation in near-term quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: 不定因数順序 (ICO) により、量子回路は演算列をコヒーレントに重畳し、固定ゲート順序を超えた計算可能性を生み出すことができる。 この研究は、ICOを拡張して高価な量子サブルーチンが実行されるかどうかをコヒーレントに制御する新しいユニタリ回路プリミティブであるQuantum Skip Gate (QSG)を導入する。 ゲートシーケンスを重畳する従来のICO構造とは異なり、QSGは演算自体の存在や欠如を重畳し、完全にユニタリな設定で条件量子論理を可能にする。 IBMの量子ハードウェア(n = 4, k = 3)上のGroverスタイルのサーチで実験的に実証されたQSGは、コストのかかるサブルーチンコールを9～25%削減し、固定順序ベースラインに対する成功とオーラル効率を31～61%改善した。 ノイズモデルシミュレーションは、最適化された"スワップアウト"設計を使用する場合、これらの効率向上(最大45%)を確認し、強化する。 これらの結果から,ICOは実行時コストと短期量子アルゴリズムのノイズ蓄積を著しく低減し,実用的でコヒーレンスな資源管理を実現することができることが示された。

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