論文の概要: Equivalence of continuous- and discrete-variable gate-based quantum computers with finite energy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08546v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 17:55:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.292889
• Title: Equivalence of continuous- and discrete-variable gate-based quantum computers with finite energy
• Title（参考訳）: 有限エネルギーを用いた連続・離散可変ゲート型量子コンピュータの等価性
• Authors: Alex Maltesson, Ludvig Rodung, Niklas Budinger, Giulia Ferrini, Cameron Calcluth,
• Abstract要約: ゲートベースの連続変数量子コンピュータは、量子ビットまたは離散変数量子コンピュータより優れている。 システムの固定エネルギーについては、ゲートベースの連続変数量子コンピュータを使用する場合の超数理計算上の優位性はない。
• 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: We examine the ability of gate-based continuous-variable quantum computers to outperform qubit or discrete-variable quantum computers. Gate-based continuous-variable operations refer to operations constructed using a polynomial sequence of elementary gates from a specific finite set, i.e., those selected from the set of Gaussian operations and cubic phase gates. Our results show that for a fixed energy of the system, there is no superpolynomial computational advantage in using gate-based continuous-variable quantum computers over discrete-variable ones. The proof of this result consists of defining a framework - of independent interest - that maps quantum circuits between the paradigms of continuous- to discrete-variables. This framework allows us to conclude that a realistic gate-based model of continuous-variable quantum computers, consisting of states and operations that have a total energy that is polynomial in the number of modes, can be simulated efficiently using discrete-variable devices. We utilize the stabilizer subsystem decomposition [Shaw et al., PRX Quantum 5, 010331] to map continuous-variable states to discrete-variable counterparts, which allows us to find the error of approximating continuous-variable quantum computers with discrete-variable ones in terms of the energy of the continuous-variable system and the dimension of the corresponding encoding qudits.
• Abstract（参考訳）: ゲートベースの連続変数量子コンピュータが量子ビットまたは離散変数量子コンピュータより優れていることを示す。 ゲートベースの連続変数演算(英: Gate-based continuous-variable operation)とは、ガウス演算と立方相ゲートの集合から選択された、特定の有限集合から基本ゲートの多項式列を用いて構築された演算のこと。 この結果から, システムの固定エネルギーに対して, ゲートベース連続可変量子コンピュータを用いた場合の超多項式計算上の優位性は認められないことがわかった。 この結果の証明は、連続的から離散的変数のパラダイムの間で量子回路をマッピングする、独立した関心の枠組みを定義することである。 この枠組みにより,モード数に多項式の総エネルギーを持つ状態と演算からなる連続可変量子コンピュータの現実的なゲートベースモデルが,離散可変デバイスを用いて効率的にシミュレートできることがわかった。 安定化器のサブシステム分解(Shaw et al , PRX Quantum 5, 010331]を用いて連続変数状態を離散変数にマッピングし、連続変数の量子コンピュータを離散変数の量子コンピュータで近似する誤差を、連続変数系のエネルギーと対応する符号化クォーディットの次元で発見する。

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