論文の概要: Classical analog circuit emulation of quantum Grover search algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.06502v1
• Date: Fri, 06 Jun 2025 19:51:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:10.299031
• Title: Classical analog circuit emulation of quantum Grover search algorithm
• Title（参考訳）: 量子グローバー探索アルゴリズムの古典的アナログ回路エミュレーション
• Authors: Samuel Feldman, Hassam Ghazali, Andrey Rogachev,
• Abstract要約: 我々は、普遍的な量子ゲートと量子アルゴリズムをエミュレートする完全にアナログなフレームワークを構築した。 これらの回路では、入力線と出力線は計算基底状態(CBS)を表すため、$n$ qubitsを表すために2n$行が必要である。 このフレームワークは絡み合った状態をエミュレートすることができ、デコヒーレンスがなく、測定は古典的であり、崩壊しない。
• 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: We construct a completely analog framework that emulates universal quantum gates and quantum algorithms. It is based on electronic circuits made of operational amplifiers, resistors and capacitors. In these circuits, input and output lines represent the computational basis states (CBSs) and thus $2^n$ lines are required to represent $n$ qubits. An operation of the circuits is based on classical evolution and interference of complex amplitudes associated with each CBS. The framework can emulate entangled states and is free from decoherence, measurements are classical and do not collapse states. Similar to physical quantum computers, emulated quantum algorithms can be constructed as a sequence of the gates belonging to a universal set (phase shift, Hadamard, controlled-NOT), as a unitary matrix and as combinations of the two. Circuits representing the universal gates have been made and tested. We also have made a matrix-based emulator of a 3-qubit Grover search algorithm. We tested it by searching for one and two particular states with one and two iterations and found that its outputs accurately match predicted values. We anticipate that the emulators can work as sub-components of physical quantum computers. On their own, the emulators can be used for operations that require a few qubits or operations that can be split into independent (and perhaps weakly entangled) blocks of qubits.
• Abstract（参考訳）: 我々は、普遍的な量子ゲートと量子アルゴリズムをエミュレートする完全にアナログなフレームワークを構築した。 動作増幅器、抵抗器、コンデンサからなる電子回路に基づいている。 これらの回路では、入力線と出力線は計算基底状態(CBS)を表すので、2^n$線は$n$ qubitsを表す必要がある。 回路の動作は、各CBSに関連する複雑な振幅の古典的な進化と干渉に基づいている。 このフレームワークは絡み合った状態をエミュレートすることができ、デコヒーレンスがなく、測定は古典的であり、崩壊しない。 物理量子コンピュータと同様に、エミュレートされた量子アルゴリズムは、普遍集合(位相シフト、アダマール、制御-NOT)に属するゲートの列として、ユニタリ行列として、2つの組み合わせとして構成することができる。 ユニバーサルゲートを表す回路が作られ、テストされている。 また、3量子Grover探索アルゴリズムの行列ベースのエミュレータも作成した。 1と2の繰り返しで1と2の特定の状態を探し、その出力が予測値と正確に一致していることを確認した。 エミュレータが物理量子コンピュータのサブコンポーネントとして機能することを期待する。 それ自体では、エミュレータはいくつかのキュービットを必要とする操作や、キュービットの独立した(そしておそらく弱い絡み合った)ブロックに分割できる操作に使用できる。

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