論文の概要: Hardware-Efficient Rydberg Atomic Quantum Solvers for NP Problems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22686v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 13:48:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.242667
• Title: Hardware-Efficient Rydberg Atomic Quantum Solvers for NP Problems
• Title（参考訳）: NP問題に対するハードウェア効率の良いRydberg原子量子解法
• Authors: Shuaifan Cao, Xiaopeng Li,
• Abstract要約: 我々はGroverの探索アルゴリズムに基づくNP問題に対する一般的な量子解法を構築し、特にRydberg-atom量子コンピューティングプラットフォームに適合する。 並列化可能なシングルキュービットおよびマルチキュービットエンタングルゲートを用いたライドバーグ原子系の探索アルゴリズムにおける量子オラクルを設計する。 我々の構成は、原子量子ビットは、固定された局所接続を持つ量子プロセッサと比較して、良好な回路深さのスケーリングを提供することを示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.842223753702757
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Developing hardware-efficient implementations of quantum algorithms is crucial in the NISQ era to achieve practical quantum advantage. Here, we construct a generic quantum solver for NP problems based on Grover's search algorithm, specifically tailored for Rydberg-atom quantum computing platforms. We design the quantum oracles in the search algorithm using parallelizable single-qubit and multi-qubit entangling gates in the Rydberg atom system, yielding a unified framework for solving a broad class of NP problems with provable quadratic quantum speedup. We analyze the experimental resource requirements considering the unique qubit connectivity of the dynamically reconfigurable qubits in the optical tweezer array. The required qubit number scales linearly with the problem size, representing a significant improvement over existing Rydberg-based quantum annealing approaches that incur quadratic overhead. These results provide a concrete roadmap for future experimental efforts towards demonstrating quantum advantage in NP problem solving using Rydberg atomic systems. Our construction indicates that atomic qubits offer favorable circuit depth scaling compared to quantum processors with fixed local connectivity.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムのハードウェア効率のよい実装を開発することは、現実的な量子優位性を達成するために、NISQ時代に不可欠である。 本稿では,Groverの探索アルゴリズム,特にRydberg-atom量子コンピューティングプラットフォームに適したNP問題の汎用量子解法を構築する。 並列化可能な単一量子ビットおよび複数量子ビットのエンタングルゲートをライドベルク原子系で用いた探索アルゴリズムの量子オラクルを設計し、証明可能な二次量子スピードアップを用いてNP問題の幅広いクラスを解くための統一的な枠組みを提供する。 光ツイーザアレイにおける動的再構成可能なキュービットのユニークな接続性を考慮した実験資源要求の解析を行う。 必要となる量子ビット数は問題の大きさと線形にスケールし、既存のRydbergベースの量子アニール法よりも大幅に改善され、2次的オーバーヘッドが生じる。 これらの結果は、Rydberg原子系を用いたNP問題の解法における量子優位性を示すための将来の実験的取り組みのための具体的なロードマップを提供する。 我々の構成は、原子量子ビットは、固定された局所接続を持つ量子プロセッサと比較して、良好な回路深さのスケーリングを提供することを示している。

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