論文の概要: Quantum Computing in Discrete- and Continuous-Variable Architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.01146v1
- Date: Tue, 01 Jul 2025 19:11:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.8676
- Title: Quantum Computing in Discrete- and Continuous-Variable Architectures
- Title（参考訳）: 離散および連続変数アーキテクチャにおける量子コンピューティング
- Authors: Shraddha Singh,
- Abstract要約: この理論は、ハイブリッド連続変数(CV)と離散変数(DV)量子システムの理論的枠組みを開発する。
中心的なコントリビューションは非アーベル量子信号処理(NA-QSP)であり、制御パラメータが非交換演算子であるような設定への量子信号処理の一般化である。
本フレームワークでは,DVアンシラを用いたCV状態の高忠実度制御を実現するGaussian-Controlled-Rotation (GCR)プロトコルを導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This thesis develops a theoretical framework for hybrid continuous-variable (CV) and discrete-variable (DV) quantum systems, with emphasis on quantum control, state preparation, and error correction. A central contribution is non-abelian quantum signal processing (NA-QSP), a generalization of quantum signal processing to settings where control parameters are non-commuting operators. Within this framework, we introduce the Gaussian-Controlled-Rotation (GCR) protocol, which enables high-fidelity control of CV states using DV ancillae. This approach allows for deterministic preparation of squeezed, cat, and Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states without numerical optimization. Two previously unpublished contributions are included: (i) Chapter 2.3 introduces the Gaussian hierarchy, a classification of CV operations analogous to the Clifford hierarchy, offering a new lens for understanding CV gate sets; (ii) Chapter 5 presents an analytical framework for correcting photon loss in finite-energy GKP codes, introducing the notion of probabilistic error correction, providing insight into recent GKP experiments surpassing break-even thresholds. Overall, this work lays the groundwork for scalable, fault-tolerant quantum computation in hybrid CV-DV architectures, with applications to logical gate synthesis, readout, and hybrid algorithm design using ancilla oscillators.
- Abstract（参考訳）: この論文は、量子制御、状態準備、誤り訂正に重点を置いた、ハイブリッド連続可変(CV)と離散可変(DV)量子系の理論的枠組みを開発する。
中心的なコントリビューションは非アーベル量子信号処理(NA-QSP)であり、制御パラメータが非交換演算子であるような設定への量子信号処理の一般化である。
本フレームワークでは,DVアンシラを用いたCV状態の高忠実度制御を実現するGaussian-Controlled-Rotation (GCR)プロトコルを導入する。
このアプローチは、数値最適化なしで、圧縮された、猫、およびゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)状態の決定論的準備を可能にする。
以前は未発表の2つのコントリビューションが含まれている。
(i)章2.3は、クリフォード階層に類似したCV操作の分類であるガウス階層を導入し、CVゲート集合を理解するための新しいレンズを提供する。
(II)第5章は、有限エネルギーGKP符号における光子損失を補正するための分析的枠組みを示し、確率的誤差補正の概念を導入し、近年のGKP実験が破れのしきい値を超えたことを洞察する。
この研究は、論理ゲート合成、読み出し、およびアンシラ発振器を用いたハイブリッドアルゴリズム設計への応用を含む、ハイブリッドCV-DVアーキテクチャにおけるスケーラブルでフォールトトレラントな量子計算の基盤となる。
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