論文の概要: A hybrid quantum walk model unifying discrete and continuous quantum walks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09221v1
- Date: Thu, 11 Sep 2025 07:55:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.279027
- Title: A hybrid quantum walk model unifying discrete and continuous quantum walks
- Title（参考訳）: 離散的かつ連続的な量子ウォークを統一するハイブリッド量子ウォークモデル
- Authors: Tianen Chen, Yun Shang,
- Abstract要約: この研究は、離散ウォークのコイン機構とハミルトン駆動の連続ウォークの時間進化を統合するハイブリッド量子ウォークモデルを導入する。
提案フレームワークは、既存の量子ウォークモデルを特殊ケースとして自然に包含することにより、統一能力を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8835490533310801
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum walks, both discrete and continuous, serve as fundamental tools in quantum information processing with diverse applications. This work introduces a hybrid quantum walk model that integrates the coin mechanism of discrete walks with the Hamiltonian-driven time evolution of continuous walks. Through systematic analysis of probability distributions, standard deviations, and entanglement entropy on fundamental graph structures (2-vertex circles, stars, and lines), we reveal distinctive dynamical characteristics that differentiate our model from conventional quantum walk paradigms. The proposed framework demonstrates unifying capabilities by naturally encompassing existing quantum walk models as special cases. Two significant applications emerge from this hybrid architecture: (1) We develop a novel protocol for perfect state transfer(PST) in general connected graphs, overcoming the limitations of previous graph-specific approaches. A PST on a tree graph has been implemented on a quantum superconducting processor. (2) We devise a quantum algorithm for multiplying $K$ adjacency matrices of $n$-vertex regular graphs with time complexity $O(n^2d_1\cdots d_K)$, outperforming classical matrix multiplication $(O(n^{2.371552}))$ when vertex degrees $d_i$ are bounded. The algorithm's efficacy for triangle counting is experimentally validated through the quantum simulation on PennyLane. These results establish the hybrid quantum walk as a versatile framework bridging discrete and continuous paradigms while enabling practical quantum advantage in graph computation tasks.
- Abstract（参考訳）: 離散的かつ連続的な量子ウォークは、多様なアプリケーションによる量子情報処理の基本的なツールとして機能する。
この研究は、離散ウォークのコイン機構とハミルトン駆動の連続ウォークの時間進化を統合するハイブリッド量子ウォークモデルを導入する。
基本グラフ構造(2頂点円、星、線)上の確率分布、標準偏差、絡み合いエントロピーの体系的解析を通じて、我々のモデルと従来の量子ウォークパラダイムとを区別する特異な力学特性を明らかにする。
提案フレームワークは、既存の量子ウォークモデルを特殊ケースとして自然に包含することにより、統一能力を実証する。
1) 一般的な連結グラフにおける完全状態転送(PST)のための新しいプロトコルを開発し、従来のグラフ固有のアプローチの限界を克服する。
木グラフ上のPSTは量子超伝導プロセッサ上で実装されている。
2) 従来の行列乗算法$(O(n^{2.371552})$よりも優れた古典行列乗算$(O(n^{2.371552})$, 頂点次数$d_i$が有界なとき, 時間複雑性を持つn$-頂点正則グラフを乗算する量子アルゴリズムを考案する。
アルゴリズムの三角形カウントの有効性は、ペニーレーンの量子シミュレーションによって実験的に検証される。
これらの結果は、グラフ計算タスクにおいて実用的な量子優位性を実現しつつ、離散的かつ連続的なパラダイムをブリッジする汎用的なフレームワークとして、ハイブリッド量子ウォークを確立している。
関連論文リスト
- High-dimensional graphs convolution for quantum walks photonic applications [41.94295877935867]
量子ウォークダイナミクスを保存する格子とハイパーサイクルの畳み込みの新しい手法を提案する。
我々の発見は、量子ウォークシミュレーションを量子デバイス上で使用するアルゴリズムに必要な膨大な量子ビットを節約するのに有用かもしれない。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-21T18:28:34Z) - Parallel Quantum Computing Simulations via Quantum Accelerator Platform Virtualization [44.99833362998488]
本稿では,量子回路実行の並列化モデルを提案する。
このモデルはバックエンドに依存しない機能を利用することができ、任意のターゲットバックエンド上で並列量子回路の実行を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-05T17:16:07Z) - Unitary Coined Discrete-Time Quantum Walks on Directed Multigraphs [1.2183405753834557]
Unitary Coined Discrete-Time Quantum Walks (UC-DTQW) は量子計算の普遍的なモデルである。
現在の量子コンピュータは計算の量子回路モデルに基づいて動作する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-04T07:19:55Z) - Implementation of Continuous-Time Quantum Walks on Quantum Computers [0.0]
量子ウォークは、量子コンピュータ上で実装される興味深い候補である。
3つのグラフクラス上で連続時間量子ウォークに基づく探索アルゴリズムの進化演算子を実装する効率的な回路について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-17T14:59:21Z) - Quantum algorithms for grid-based variational time evolution [36.136619420474766]
本稿では,第1量子化における量子力学の実行のための変分量子アルゴリズムを提案する。
シミュレーションでは,従来観測されていた変動時間伝播手法の数値不安定性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-04T19:00:45Z) - Algebraic Compression of Quantum Circuits for Hamiltonian Evolution [52.77024349608834]
時間依存ハミルトニアンの下でのユニタリ進化は、量子ハードウェアにおけるシミュレーションの重要な構成要素である。
本稿では、トロッターステップを1ブロックの量子ゲートに圧縮するアルゴリズムを提案する。
この結果、ハミルトニアンのある種のクラスに対する固定深度時間進化がもたらされる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:01Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - How to Teach a Quantum Computer a Probability Distribution [0.0]
正規グラフ上の離散時間量子ウォークを確率分布として教える。
また、ハードウェアやソフトウェアに関する懸念や、即時アプリケーション、機械学習へのいくつかの関連についても論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-15T02:41:27Z) - Quantum Simulation of a Discrete-Time Quantum Stochastic Walk [0.0]
本稿では,離散時間QSWの系列を量子デバイスに実装するためのトラジェクトリに基づく量子シミュレーションプロトコルを提案する。
我々のプロトコルが任意のトポロジと接続性を持つグラフにどのように一般化されるかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-13T18:44:59Z) - Quantum Statistical Complexity Measure as a Signalling of Correlation
Transitions [55.41644538483948]
本稿では, 量子情報理論の文脈において, 統計的複雑性尺度の量子バージョンを導入し, 量子次数-次数遷移のシグナル伝達関数として利用する。
我々はこの測度を2つの正確に解けるハミルトンモデル、すなわち1D$量子イジングモデルとハイゼンベルクXXZスピン-1/2$チェーンに適用する。
また、考察されたモデルに対して、この測度を1量子および2量子の還元状態に対して計算し、その挙動を有限系のサイズと熱力学的限界に対して解析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-05T00:45:21Z) - Discrete-Time Quantum Walks on Oriented Graphs [0.0]
任意の向きのグラフ上の離散時間量子ウォークを定義する。
配向の量を定量化するパラメータであるαを導入する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-13T01:42:42Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。