論文の概要: A Quantum Gate Architecture via Teleportation and Entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04171v1
- Date: Wed, 03 Dec 2025 19:00:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-05 21:11:45.823992
- Title: A Quantum Gate Architecture via Teleportation and Entanglement
- Title（参考訳）: テレポーテーションと絡み合いによる量子ゲートアーキテクチャ
- Authors: Samuel J. Sheldon, Pieter Kok, Callum W. Duncan,
- Abstract要約: 本稿では,MBQCの計測駆動的な側面と,回路モデルによる量子ビットの絡み合いの生成を結合した普遍量子コンピューティングアーキテクチャを提案する。
我々のアーキテクチャはQGATEと呼ばれ、1次元の絡み合った光子状態を生成することができる決定論的光子源を持つ離散可変フォトニック量子コンピュータ向けに調整されている。
- 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 present a universal quantum computing architecture which combines the measurement-driven aspect of MBQC with the circuit model's algorithm dependent generation of qubit entanglement. Our architecture, which we call QGATE, is tailored for discrete-variable photonic quantum computers with deterministic photon sources capable of generating 1D entangled photonic states. QGATE achieves universal quantum computing on a logical data qubit register via the implementation of Clifford operations, QGATE ancilla, and arbitrary angle single-qubit measurements. We realise unitary evolutions defined by multi-qubit Pauli strings via the generation of entanglement between a sub-set of logical qubits and a mutual QGATE ancilla qubit. Measurement of the QGATE ancilla in the appropriate basis then implements a given term of the desired unitary operation. This enables QGATE to both directly perform Hamiltonian evolutions in terms of a series of multi-qubit Pauli operators, in terms of projectors for an arbitrary sparse Hamiltonian, or realise multi-controlled gates enabling direct translation of circuit models to QGATE. We consider examples inspired by quantum chemistry and computational fluid dynamics. We propose an example photonic implementation of QGATE and calculate thresholds of $10.36\pm0.02\%$ or $25.98\pm0.28\%$ on the photonic loss for logical qubits constructed from foliated rotated surface codes, dependent on the deployment of intra-layer or inter-layer fusion respectively.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,MBQCの計測駆動的な側面と,回路モデルによる量子ビットの絡み合いの生成を結合した普遍量子コンピューティングアーキテクチャを提案する。
我々のアーキテクチャはQGATEと呼ばれ、1次元の絡み合った光子状態を生成することができる決定論的光子源を持つ離散可変フォトニック量子コンピュータ向けに調整されている。
QGATEは、クリフォード演算、QGATEアンシラ、任意の角度単一量子ビット測定の実装により、論理データ量子ビットレジスタ上で普遍的な量子計算を実現する。
我々は、論理キュービットのサブセットと相互QGATEアンシラキュービットの間の絡み合いの生成を通じて、マルチキュービットパウリ弦で定義されるユニタリ進化を実現する。
適切な基準でQGATEアンシラの測定を行い、所望のユニタリ演算の所定の項を実装する。
これにより QGATE は、任意のスパースハミルトニアンに対する射影の観点で、一連のマルチキュービットパウリ作用素の観点でハミルトン進化を直接実行したり、QGATE への回路モデルの直接変換を可能にする多制御ゲートを実現することができる。
量子化学と計算流体力学にインスパイアされた例を考察する。
我々はQGATEのフォトニック実装の例を提案し, 層内あるいは層間融合の展開に依存して, 葉状回転曲面符号から構築した論理量子ビットのフォトニック損失に対して, 10.36\pm0.02\%$または25.98\pm0.28\%$のしきい値を算出する。
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