論文の概要: Matrix product state approach to lossy boson sampling and noisy IQP sampling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.24137v1
- Date: Tue, 28 Oct 2025 07:23:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-29 15:35:36.827624
- Title: Matrix product state approach to lossy boson sampling and noisy IQP sampling
- Title（参考訳）: 損失ボソンサンプリングとノイズIQPサンプリングに対する行列積状態アプローチ
- Authors: Sojeong Park, Changhun Oh,
- Abstract要約: 損失ボソンサンプリングとノイズのある瞬時量子時間サンプリングのための古典的アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは精度と効率のトレードオフを大幅に改善する。
さらに、MPSシミュレーションの適用性を、ノイズの多い量子サンプリングモデルのより広範なクラスに拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7066293026438526
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Sampling problems have emerged as a central avenue for demonstrating quantum advantage on noisy intermediate-scale quantum devices. However, physical noise can fundamentally alter their computational complexity, often making them classically tractable. Motivated by the recent success of matrix product state (MPS)-based classical simulation of Gaussian boson sampling (Oh et al., 2024), we extend this framework to investigate the classical simulability of other noisy quantum sampling models. We develop MPS-based classical algorithms for lossy boson sampling and noisy instantaneous quantum polynomial-time (IQP) sampling, both of which retain the tunable accuracy characteristic of the MPS approach through the bond dimension. Our approach constructs pure-state decompositions of noisy or lossy input states whose components remain weakly entangled after circuit evolution, thereby providing a means to systematically explore the boundary between quantum-hard and classically-simulable regimes. For boson sampling, we analyze single-photon, Fock, and cat-state inputs, showing that classical simulability emerges at transmission rates scaling as $O(1/\sqrt{N})$, reaching the known boundary of quantum advantage with a tunable and scalable method. Beyond reproducing previous thresholds, our algorithm offers significantly improved control over the accuracy-efficiency trade-off. It further extends the applicability of MPS-based simulation to broader classes of noisy quantum sampling models, including IQP circuits.
- Abstract（参考訳）: サンプリング問題は、ノイズの多い中間スケールの量子デバイス上で量子優位を示す中心的な道として現れてきた。
しかし、物理ノイズは計算の複雑さを根本的に変えることができ、しばしば古典的に抽出可能である。
ガウスボソンサンプリング(Oh et al , 2024)の行列積状態(MPS)に基づく古典的シミュレーションの成功により、他のノイズ量子サンプリングモデルの古典的シミュラビリティを調べるためにこの枠組みを拡張した。
結合次元を通じてMPSアプローチのチューナブルな精度特性を保ちながら、損失ボソンサンプリングとノイズの瞬時量子多項式時間(IQP)サンプリングのためのMPSベースの古典的アルゴリズムを開発した。
提案手法は,回路進化後に成分が弱絡み合う雑音状態や損失状態の純状態分解を構築し,量子ハード状態と古典的シミュレーション可能な状態の境界を体系的に探索する手段を提供する。
ボソンサンプリングでは、単一光子、フォック、およびキャット状態の入力を分析し、古典的なシミュラビリティが$O(1/\sqrt{N})$にスケーリングされ、可変でスケーラブルな方法で量子優位性の既知の境界に達することを示す。
従来のしきい値を再現する以外に、我々のアルゴリズムは精度と効率のトレードオフに対する制御を大幅に改善する。
さらに、MPSに基づくシミュレーションの適用性を、IQP回路を含むより広範なノイズの多い量子サンプリングモデルに拡張する。
関連論文リスト
- Pilot-Wave Simulator: Exact Classical Sampling from Ideal and Noisy Quantum Circuits up to Hundreds of Qubits [1.9573380763700712]
本稿では,テンソルネットワークの収縮手法をマルコフプロセスに統合する,正確なサンプリングアルゴリズムを提案する。
実演として,最大476量子ビットのQAOA回路からサンプルを生成するという課題を対象としている。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-28T09:33:11Z) - Classically Sampling Noisy Quantum Circuits in Quasi-Polynomial Time under Approximate Markovianity [0.616870773176256]
局所偏極雑音下で量子回路をシミュレーションするために,$nrmpolylog(n)$ timeで動作する古典的アルゴリズムを提案する。
我々の結果は古典的シミュラビリティの境界を大きく拡張し、ノイズがマルコビアン性や古典的シミュラビリティを近似的に強制することを示唆している。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-07T18:00:03Z) - Classical Simulations of Low Magic Quantum Dynamics [0.1666604949258699]
低レベルの魔法を持つ状態を生成する適応量子回路のアルゴリズムを開発する。
これらのアルゴリズムは、特にパウリ測定率の高い回路に適している。
回路深度単位当たりのTゲートのサブ指数速度で全対全監視量子回路のダイナミクスについて検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-08-27T20:17:15Z) - A purely Quantum Generative Modeling through Unitary Scrambling and Collapse [6.647966634235082]
量子スクランブルと崩壊生成モデル(Quantum Scrambling and Collapse Generative Model, QGen)は、古典的な依存関係を排除する純粋量子パラダイムである。
本研究では,学習をトラクタブルなサブプロブレムに分解し,バレンプラトーを緩和する測定に基づく学習原理を導入する。
経験的に、QGenは、有限ショットサンプリングの下で堅牢性を維持しながら、一致したパラメータ予算の下で古典的およびハイブリッド的ベースラインを上回っている。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-12T11:00:21Z) - RhoDARTS: Differentiable Quantum Architecture Search with Density Matrix Simulations [44.13836547616739]
変分量子アルゴリズム(VQA)は、ノイズ中間スケール量子(NISQ)コンピュータを活用するための有望なアプローチである。
与えられたVQA問題を効率的に解く最適な量子回路を選択することは、非自明な作業である。
量子アーキテクチャ探索(QAS)アルゴリズムは、与えられた問題に合わせた量子回路の自動生成を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-04T08:30:35Z) - Provably Robust Training of Quantum Circuit Classifiers Against Parameter Noise [49.97673761305336]
ノイズは、信頼できる量子アルゴリズムを達成するための大きな障害である。
本稿では,パラメータ化量子回路分類器のロバスト性を高めるための雑音耐性学習理論とアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-24T02:51:34Z) - Bayesian Quantum Amplitude Estimation [46.03321798937855]
量子振幅推定のための問題調整およびノイズ認識ベイズアルゴリズムであるBAEを提案する。
耐障害性シナリオでは、BAEはハイゼンベルク限界を飽和させることができ、デバイスノイズが存在する場合、BAEはそれを動的に特徴付け、自己適応することができる。
本稿では,振幅推定アルゴリズムのベンチマークを提案し,他の手法に対してBAEをテストする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-05T18:09:41Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Error mitigation and quantum-assisted simulation in the error corrected
regime [77.34726150561087]
量子コンピューティングの標準的なアプローチは、古典的にシミュレート可能なフォールトトレラントな演算セットを促進するという考え方に基づいている。
量子回路の古典的準確率シミュレーションをどのように促進するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-12T20:58:41Z) - Comparative Study of Sampling-Based Simulation Costs of Noisy Quantum
Circuits [0.8206877486958002]
我々は、2つの主要な量子スキームのシミュレーションコスト、マジック状態の安定化状態サンプリングとハイゼンベルク伝播を特徴付ける。
その結果, 低騒音下では, 安定した状態サンプリングはサンプリングコストが小さくなり, ハイゼンベルク伝搬は高騒音下では良好であることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-12T07:12:47Z)
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。