論文の概要: All you need is controlled-V: universality of a standard two-qubit gate by catalytic embedding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.07578v2
• Date: Sat, 27 Sep 2025 22:09:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 14:13:47.512594
• Title: All you need is controlled-V: universality of a standard two-qubit gate by catalytic embedding
• Title（参考訳）: 必要なのは制御V:触媒埋め込みによる標準2ビットゲートの普遍性
• Authors: Robin Kaarsgaard,
• Abstract要約: 不均等に強力な命令を含むゲート集合は、量子計算力の源を隠蔽する。 制御されたV$ゲートは単純な2量子ビットの相互作用であり、普遍的な量子普遍性を実現するのに十分である。 触媒の埋め込みと、必要な資源状態を生成する手順に基づいて、我々は標準の普遍ゲートセットを一定のオーバーヘッドでシミュレートする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A central pursuit in quantum computing is to identify the minimal resources required to achieve universality. Within the quantum circuit model, this is studied by considering the gate sets that provide the fundamental instructions from which quantum algorithms are built. However, standard gate sets such as Clifford+$T$ contain some instructions that are disproportionately powerful, obscuring the precise source of quantum computational power. While single-gate universal sets are known, these rely on rotation angles that are irrational multiples of $2\pi$, requiring fine-tuned control that is difficult to achieve on quantum hardware today. Here, we show the surprising result that the controlled-$V$ (or controlled-$\sqrt{X}$) gate, a simple two-qubit interaction previously described as "semi-classical" and already widely used in reversible logic synthesis and directly realisable on leading hardware platforms, suffices on its own to perform universal quantum computation. Our construction, based on catalytic embedding and a procedure to generate the necessary resource states, simulates standard universal gate sets with constant overhead, highlighting how the full power of quantum computation can emerge from unexpectedly simple ingredients.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおける中心的な追求は、普遍性を達成するために必要な最小限の資源を特定することである。 量子回路モデル内では、量子アルゴリズムが構築される基本命令を提供するゲートセットを考慮し、これを研究する。 しかし、Clifford+$T$のような標準ゲート集合は、不均等に強力であり、量子計算パワーの正確な源を隠蔽する命令を含む。 シングルゲートの普遍集合は知られているが、これらは不合理倍の2.pi$の回転角に依存しており、今日の量子ハードウェアでは達成が難しい微調整の制御を必要とする。 ここでは、制御された$V$(または制御された$\sqrt{X}$)ゲートは、以前に「半古典的」と表現された単純な2ビット相互作用であり、すでに可逆論理合成に広く用いられており、主要なハードウェアプラットフォームに直接実現可能であり、普遍量子計算を行うのに十分であることを示す。 触媒の埋め込みと、必要な資源状態を生成する手順に基づいて、我々の構成は標準的な普遍ゲートセットを一定のオーバーヘッドでシミュレートし、予期しないほど単純な成分から量子計算のフルパワーがどのように生み出すかを強調した。

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