論文の概要: Demonstration of sequential processors with quantum advantage and analysis of classical performance limits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.17584v1
• Date: Mon, 22 Sep 2025 11:09:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-23 18:58:16.330643
• Title: Demonstration of sequential processors with quantum advantage and analysis of classical performance limits
• Title（参考訳）: 量子優位性をもつシーケンシャルプロセッサの実証と古典的性能限界の解析
• Authors: Shota Tateishi, Wenhao Wang, Baptiste Chevalier, Takafumi Ono, Masahiro Takeoka, Wojciech Roga,
• Abstract要約: 同じ制約の下で、シーケンシャル量子および古典的プロセッサの表現率を比較する。 古典的プロセッサでは、出力と対象関数との相関関係の不等式の観点から、その性能のバウンダリを証明している。 量子プロセッサがこれらの不等式に違反していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.610092549671921
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this paper, we theoretically and experimentally analyze sequential processors with limited communication between parts. We compare the expressivity of sequential quantum and classical processors under the same constraints. They consist of three or four modules each of which processes local data. The modules of the quantum processor are linked through one qubit or one qutrit communication, while those of the classical processor communicate through one bit or one trit. For the classical processor, we prove bounds on its performance in terms of inequalities on correlations of the output with a target function. We show that the quantum processor violates these inequalities. We show this violation experimentally on a silicon photonics setup. We describe how to find the classical bound on correlations with arbitrary target function by reducing the problem to minimization of an Ising-type spin-glass Hamiltonian. Our theory is applicable in general problems, such as the low-rank binary matrix approximation.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,部品間の通信に制限のあるシーケンシャルプロセッサを理論的,実験的に解析する。 同じ制約の下で、シーケンシャル量子および古典的プロセッサの表現率を比較する。 3つないし4つのモジュールで構成され、それぞれがローカルデータを処理する。 量子プロセッサのモジュールは1つのqubitまたは1つのqutrit通信を介してリンクされ、古典プロセッサのモジュールは1ビットまたは1つのtritを介して通信する。 古典的プロセッサでは、出力と対象関数との相関関係の不等式の観点から、その性能のバウンダリを証明している。 量子プロセッサがこれらの不等式に違反していることを示す。 シリコンフォトニクス装置にこの違反を実験的に示す。 本稿では,Ising型スピングラスハミルトニアンを最小化することで,任意の対象関数との相関関係の古典的境界を求める方法について述べる。 我々の理論は、低ランク二乗行列近似のような一般的な問題に適用できる。

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