論文の概要: Trigonometric continuous-variable gates and hybrid quantum simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19582v1
• Date: Mon, 22 Dec 2025 17:08:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.852251
• Title: Trigonometric continuous-variable gates and hybrid quantum simulations
• Title（参考訳）: 三角型連続可変ゲートとハイブリッド量子シミュレーション
• Authors: Tommaso Rainaldi, Victor Ale, Matt Grau, Dmitri Kharzeev, Enrique Rico, Felix Ringer, Pubasha Shome, George Siopsis,
• Abstract要約: 三角連続変数ゲートに基づく相補的パラダイムを導入する。 格子正弦-ゴードンモデルのハイブリッド量子量子シミュレーションを開発した。 ここで導入された三角ゲートは、凝縮物質系の量子シミュレーション、量子化学、生物モデルなど、より広範な応用が期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hybrid qubit-qumode quantum computing platforms provide a natural setting for simulating interacting bosonic quantum field theories. However, existing continuous-variable gate constructions rely predominantly on polynomial functions of canonical quadratures. In this work, we introduce a complementary universality paradigm based on trigonometric continuous-variable gates, which enable a Fourier-like representation of bosonic operators and are particularly well suited for periodic and non-perturbative interactions. We present a deterministic ancilla-based method for implementing unitary and non-unitary trigonometric gates whose arguments are arbitrary Hermitian functions of qumode quadratures. As a concrete application, we develop a hybrid qubit-qumode quantum simulation of the lattice sine-Gordon model. Using these gates, we prepare ground states via quantum imaginary-time evolution, simulate real-time dynamics, compute time-dependent vertex two-point correlation functions, and extract quantum kink profiles under topological boundary conditions. Our results demonstrate that trigonometric continuous-variable gates provide a physically natural framework for simulating interacting field theories on near-term hybrid quantum hardware, while establishing a parallel route to universality beyond polynomial gate constructions. We expect that the trigonometric gates introduced here to find broader applications, including quantum simulations of condensed matter systems, quantum chemistry, and biological models.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子ビット量子コンピューティングプラットフォームは、相互作用するボゾン場の量子論をシミュレートするための自然な設定を提供する。 しかし、既存の連続変数ゲート構成は、正準二次体の多項式関数に大きく依存している。 本稿では, ボソニック作用素のフーリエ様表現を可能とし, 周期的および非摂動的相互作用に特に適した三角的連続変数ゲートに基づく相補的普遍性パラダイムを提案する。 クエード二次の任意のエルミート関数を引数とする単項および非単項三角ゲートを実装するための決定論的アンシラ法を提案する。 具体的な応用として,格子正弦-ゴルドンモデルのハイブリッド量子量子シミュレーションを開発する。 これらのゲートを用いて、量子想像時間進化を通じて基底状態を作成し、実時間ダイナミクスをシミュレートし、時間依存頂点2点相関関数を計算し、位相境界条件下で量子クインクプロファイルを抽出する。 この結果から,三角型連続変数ゲートは,多項式ゲート構造を超越した普遍性への並列経路を確立しつつ,近未来のハイブリッド量子ハードウェア上での相互作用場理論をシミュレートするための物理的に自然な枠組みを提供することが示された。 ここで導入された三角ゲートは、凝縮物質系の量子シミュレーション、量子化学、生物モデルなど、より広範な応用が期待できる。

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