論文の概要: Controlling quantum chaos via Parrondo strategies on NISQ hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.11225v1
- Date: Thu, 12 Jun 2025 18:47:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-16 17:50:49.551786
- Title: Controlling quantum chaos via Parrondo strategies on NISQ hardware
- Title（参考訳）: NISQハードウェア上でのParrondo戦略による量子カオス制御
- Authors: Aditi Rath, Dinesh Kumar Panda, Colin Benjamin,
- Abstract要約: 我々は、周期グラフ上の離散時間量子ウォーク(DTQW)を用いて、NISQシステムにおける量子カオスを探索し、制御する。
奇数グラフと巡回グラフの両方において、量子カオスからDTQWダイナミクスによる秩序への遷移を実験的に実現した。
本研究は,実量子ハードウェア上で制御されたカオス力学を探索し,活用するための実践的アプローチを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Advancements in Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) computing are steadily pushing these systems toward outperforming classical supercomputers on specific, well-defined computational tasks. In this work, we explore and control quantum chaos in NISQ systems using discrete-time quantum walks (DTQW) on cyclic graphs. To efficiently implement quantum walks on NISQ hardware, we employ the quantum Fourier transform (QFT) to diagonalize the conditional shift operator, optimizing circuit depth and fidelity. We experimentally realize the transition from quantum chaos to order via DTQW dynamics on both odd and even cyclic graphs, specifically 3- and 4-cycle graphs, using the counterintuitive Parrondo's paradox strategy across three different NISQ devices. While the 4-cycle graphs exhibit high-fidelity quantum evolution, the 3-cycle implementation shows significant fidelity improvement when augmented with dynamical decoupling pulses. Our results demonstrate a practical approach to probing and harnessing controlled chaotic dynamics on real quantum hardware, laying the groundwork for future quantum algorithms and cryptographic protocols based on quantum walks.
- Abstract（参考訳）: Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) コンピューティングの進歩は、これらのシステムを特定の、よく定義された計算タスクにおいて古典的スーパーコンピュータよりも優れたパフォーマンスに着実に推し進めている。
本研究では、周期グラフ上の離散時間量子ウォーク(DTQW)を用いて、NISQシステムにおける量子カオスを探索し、制御する。
NISQハードウェア上で量子ウォークを効率的に実装するために、条件シフト演算子を対角化するために量子フーリエ変換(QFT)を用い、回路深さと忠実度を最適化する。
我々は,3つの異なるNISQデバイス間でのParrondoのパラドックス戦略を用いて,奇数グラフ,偶数グラフ,特に3サイクルグラフおよび4サイクルグラフのDTQWダイナミクスによる量子カオスから秩序への遷移を実験的に実現した。
4サイクルグラフは高忠実度量子進化を示すが、3サイクルの実装は動的デカップリングパルスで拡張した場合に顕著な忠実度向上を示す。
本研究は,現実の量子ハードウェア上で制御されたカオス力学を探索・活用するための実践的アプローチを示し,将来の量子アルゴリズムと量子ウォークに基づく暗号プロトコルの基礎を築いた。
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