論文の概要: Non-Abelian dynamics on a cube: improving quantum compilation through qudit-based simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.10945v1
- Date: Thu, 12 Jun 2025 17:49:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 15:37:22.883088
- Title: Non-Abelian dynamics on a cube: improving quantum compilation through qudit-based simulations
- Title（参考訳）: 立方体上の非アベリア力学--クーディットに基づくシミュレーションによる量子コンパイルの改善
- Authors: Jacky Jiang, Natalie Klco, Olivia Di Matteo,
- Abstract要約: 標準模型に関する格子ゲージ理論をデジタル量子コンピュータにマッピングする最近の発展は、連続体に対する明確に定義された量子コンパイル課題を伴うスケーラブルな経路を同定している。
デジタル化ゲージ場を符号化するためにquditレジスタを用いたSU(2)格子ゲージ理論のシミュレーションに対処する。
立方体上の実時間量子化SU(2)ダイナミクスのエンドツーエンドシミュレーションを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent developments in mapping lattice gauge theories relevant to the Standard Model onto digital quantum computers identify scalable paths with well-defined quantum compilation challenges toward the continuum. As an entry point to these challenges, we address the simulation of SU(2) lattice gauge theory. Using qudit registers to encode the digitized gauge field, we provide quantum resource estimates, in terms of elementary qudit gates, for arbitrarily high local gauge field truncations. We then demonstrate an end-to-end simulation of real-time, qutrit-digitized SU(2) dynamics on a cube. Through optimizing the simulation, we improved circuit decompositions for uniformly-controlled qudit rotations, an algorithmic primitive for general applications of quantum computing. The decompositions also apply to mixed-dimensional qudit systems, which we found advantageous for compiling lattice gauge theory simulations. Furthermore, we parallelize the evolution of opposite faces in anticipation of similar opportunities arising in three-dimensional lattice volumes. This work details an ambitious executable for future qudit hardware and attests to the value of codesign strategies between lattice gauge theory simulation and quantum compilation.
- Abstract（参考訳）: 標準模型に関する格子ゲージ理論をデジタル量子コンピュータにマッピングする最近の発展は、連続体に対する明確に定義された量子コンパイル課題を伴うスケーラブルな経路を同定している。
これらの課題のエントリーポイントとして、SU(2)格子ゲージ理論のシミュレーションに取り組む。
デジタル化されたゲージ場を符号化するためにquditレジスタを使用すると、基本quditゲートの観点から量子資源推定を任意に高い局所ゲージ場トランケーションに対して提供する。
次に、立方体上の実時間量子化SU(2)ダイナミクスのエンドツーエンドシミュレーションを実演する。
シミュレーションを最適化することにより、量子コンピューティングの一般応用のためのアルゴリズムプリミティブである一様制御キューディット回転の回路分解を改善した。
この分解は混合次元キューディット系にも適用でき、格子ゲージ理論シミュレーションのコンパイルに有利であることがわかった。
さらに,3次元格子体積で発生する同様の機会を期待して,対面の進化を並列化する。
この研究は、将来のクウディトハードウェアのための野心的な実行可能性について詳述し、格子ゲージ理論と量子コンパイルの間の符号符号戦略の価値を証明している。
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