Fugu-MT 論文翻訳(概要): Sparse Phase Ansatzes for Resource-Efficient Qudit State Preparation via the SNAP-Displacement Protocol

論文の概要: Sparse Phase Ansatzes for Resource-Efficient Qudit State Preparation via the SNAP-Displacement Protocol

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12203v1
Date: Thu, 12 Mar 2026 17:28:34 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-03-13 14:46:26.254911
Title: Sparse Phase Ansatzes for Resource-Efficient Qudit State Preparation via the SNAP-Displacement Protocol
Title（参考訳）: SNAP置換プロトコルによる資源効率の良い量子状態生成のためのスパース位相アンサーゼ
Authors: Maurizio Ferrari Dacrema, Doğa Murat Kürkçüoğlu, Andy C. Y. Li, Tanay Roy, Silvia Zorzetti,
Abstract要約: SNAP置換プロトコルを用いたボソニックキューディットシステムにおける資源効率のよい量子状態生成法について検討した。既存のアプローチは通常、多数のゲートとSNAPフェーズを必要とし、複雑な制御パルスをもたらす。 SNAP位相のサブセットのみを最適化し、3つのより一般的なスパースアンサーゼを導入することを提案する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3890946322333644
License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Abstract: Efficient preparation of nonclassical bosonic states is a central requirement for quantum computing, simulation, and precision metrology. We study resource-efficient quantum state preparation in bosonic qudit systems using the SNAP-displacement (SD) protocol. Existing SD-based approaches typically require a large number of gates and SNAP phases, resulting in complex control pulses, increasing the ansatz duration, and amplifying the impact of photon-loss and control errors. In this work, we focus on the near- to medium-term regime, in which noisy quantum devices impose trade-offs on the fidelity that can be achieved, which must be taken into account. Specifically, we propose to optimize only a subset of the SNAP phases and introduce three progressively more general sparse ansatzes. To provide fine-grained control and identify the most suitable ansatz for a given target fidelity, we further employ a scalarized multi-objective optimization that trades off fidelity against either the number of phases or the duration of the ansatz. Numerical results for several target states and qudit dimensions up to $d=64$ show that these sparse ansatzes achieve favorable trade-offs compared to the fully parameterized SD protocol in both ideal and noisy settings, consistently reducing the number of required phases and suggesting a practical route to more efficient near- and medium-term bosonic state preparation.
Abstract（参考訳）: 非古典的ボソニック状態の効率的な準備は、量子コンピューティング、シミュレーション、高精度のメトロジーにおける中心的な要件である。 SNAP-displacement (SD) プロトコルを用いて, ボソニックキューディットシステムにおける資源効率の高い量子状態生成について検討した。既存のSDベースのアプローチでは、多くのゲートとSNAPフェーズが必要であり、複雑な制御パルスが発生し、アンザッツの持続時間が増加し、光子損失と制御エラーの影響を増幅する。本研究では、ノイズの多い量子デバイスが達成可能な忠実度にトレードオフを課し、考慮しなければなりません。具体的には、SNAP位相のサブセットのみを最適化し、3つのより一般的なスパースアンサーゼを導入することを提案する。所定の対象フィジリティに対して最適なアンザッツを微粒化制御し、同定するために、アザッツの位相数または持続時間に対して忠実さをトレードオフするスカラー化多目的最適化を用いる。いくつかの目標状態とqudit次元を最大$d=64$まで数値計算した結果、これらのスパースアンサーゼは、理想的かつノイズの多い設定で完全にパラメータ化されたSDプロトコルと比較して良好なトレードオフを達成し、必要な位相の数を一貫して減少させ、より効率的な近時・中時ボソニック状態の準備のための実用的な経路を示唆している。

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