論文の概要: State complexity and phase identification in adaptive quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.17014v1
• Date: Sun, 21 Sep 2025 10:03:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-23 18:58:16.074768
• Title: State complexity and phase identification in adaptive quantum circuits
• Title（参考訳）: 適応量子回路における状態複雑性と位相同定
• Authors: Guoding Liu, Junjie Chen, Xiongfeng Ma,
• Abstract要約: 我々は、同じ量子相内の状態が、一定の深さの回路に接続された量子状態の集合によって定義されることを示し、同じスケールの重みや反浅さを共有しなければならない。 これは量子相の指標としてこれらの量を確立し、多体物理学においてそれらの重要な役割を担っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.041950339728775
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Adaptive quantum circuits, leveraging measurements and classical feedback, significantly expand the landscape of realizable quantum states compared to their non-adaptive counterparts, enabling the preparation of long-range entangled states and topological phases at constant depths. However, the ancilla overhead for preparing arbitrary states can be prohibitive, raising a fundamental question: which states can be efficiently realized with limited ancilla and low depth? Addressing this question requires a rigorous quantitative characterization of state complexity, or the minimum depth and ancillas, to realize a state in adaptive circuits. In this work, we tackle this problem by introducing two properties of quantum states: state weight and anti-shallowness, connected to the correlation range and correlation strength within a state, respectively. We prove that these quantities are bounded under limited circuit resources, thereby providing rigorous bounds on the approximate complexity of state preparation and gate implementation. Illustrative examples include the GHZ state, W state, QLDPC code states, and the Toffoli gate. Besides complexity, we show that states within the same quantum phase, defined by a set of quantum states connected with constant-depth circuits, must share the same scaling of weight or anti-shallowness. This establishes these quantities as indicators of quantum phases and their essential roles in many-body physics.
• Abstract（参考訳）: アダプティブ量子回路は、測定と古典的なフィードバックを活用することで、非アダプティブな量子状態と比較して、実現可能な量子状態のランドスケープを著しく拡大し、長距離の絡み合った状態と位相相を一定の深さで作成することができる。 しかし、任意の状態を作成するためのアンシラオーバーヘッドは禁じられ、基本的な疑問を提起する: 限られたアンシラと低い深さで効率的に実現できる状態は、どれか? この問題に対処するには、適応回路の状態を実現するために、状態複雑性、すなわち最小の深さとアンシラの厳密な定量化が必要である。 本研究では, 量子状態の2つの特性, 状態の相関範囲と相関強度にそれぞれ結合した状態重みと反浅さを導入することで, この問題に対処する。 これらの量は限られた回路資源に束縛されていることを証明し、状態準備とゲート実装の近似的な複雑さに厳密な境界を与える。 例を挙げると、GHZ状態、W状態、QLDPCコード状態、Toffoliゲートなどがある。 複雑性の他に、一定の深さの回路に接続された量子状態の集合によって定義される同じ量子相の状態は、重み付けや反浅さのスケーリングを共有しなければならないことを示す。 これは量子相の指標としてこれらの量を確立し、多体物理学においてそれらの重要な役割を担っている。

関連論文リスト

• Topological control of quantum speed limits [55.2480439325792]
  量子状態が完全に分散していないとしても、この状態のQFIは運動量分解される。 我々は、(分散のない)位相位相相において$sqrt|C|$としてスケールする量子速度制限上の境界を見つける。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-21T18:00:07Z)
• Quantum i.i.d. Steady States in Open Many-Body Systems [4.941630596191806]
  我々は、ゴリーニ-コサコフスキー-スダルシャン-リンドブラッド力学によって支配されるオープン量子多体系の一般的な等価条件を確立する。 任意の量子 i.d. 状態と交換する作用素の集合を同定することにより、系が定常状態を持つのに十分な条件を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-14T14:28:39Z)
• Mixed-Dimensional Qudit State Preparation Using Edge-Weighted Decision Diagrams [3.393749500700096]
  量子コンピュータは難解な問題を解く可能性がある。 このポテンシャルを利用するための重要な要素の1つは、多値系(qudit)のために量子状態を効率的に準備する能力である。 本稿では,混合次元系に着目した量子状態生成法について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-05T18:00:01Z)
• Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent states [49.299443295581064]
  ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。 符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T18:08:08Z)
• Quantum Davidson Algorithm for Excited States [42.666709382892265]
  基底状態と励起状態の両方に対処するために量子クリロフ部分空間(QKS)法を導入する。 固有状態の残余を使ってクリロフ部分空間を拡大し、コンパクトな部分空間を定式化し、正確な解と密接に一致させる。 量子シミュレータを用いて、様々なシステムの励起状態特性を探索するために、新しいQDavidsonアルゴリズムを用いる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-22T15:03:03Z)
• Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
  証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。 我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。 任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z)
• Stochastic approximate state conversion for entanglement and general quantum resource theories [41.94295877935867]
  量子資源理論における重要な問題は、量子状態が互いに変換される方法を決定することである。 確率変換と近似変換の間の中間状態について、非常に少ない結果が提示されている。 これらの境界は確率変換の下での様々な状態のクラスに対する値の上限であることを示す。 また、単一コピー境界の決定論的バージョンは、量子チャネルの操作の制限を引くためにも適用可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-24T17:29:43Z)
• Beating the classical phase precision limit using a quantum neuromorphic platform [2.4937400423177767]
  位相測定は、古典的および量子的状態の両方において、科学の多くの分野において重要なタスクである。 ここでは、位相測定のための処理装置として、ランダムに結合された2レベルシステムの集合からなる量子ネットワークの使用を理論的にモデル化する。 我々は、標準量子極限、ハイゼンベルク極限などに続く位相精度スケーリングを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-14T16:29:02Z)
• Quantifying the difference between many-body quantum states [0.0]
  情報理論の新しい手法である重み付き距離を導入する。 彼らは多くの粒子の2つの量子状態の区別がいかに難しいかを定量化する。 それらは、複雑な量子デバイスの理論的性能と実験的な性能の両方を評価するのに使うことができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-10T12:10:09Z)
• Heterogeneous Multipartite Entanglement Purification for Size-Constrained Quantum Devices [68.8204255655161]
  不完全生成後の絡み合い資源の浄化は、量子アーキテクチャーでそれらを使用するための必要不可欠なステップである。 ここでは、過去20年間に探索された多国間国家の典型的浄化パラダイムから逸脱する。 ベル対のような小さな犠牲状態は、これらの同じ状態の余分なコピーよりも多粒子状態の浄化に有用であることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-23T19:00:00Z)

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。