論文の概要: The bottleneck dimension of quantum operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25010v1
- Date: Tue, 25 Aug 2026 18:02:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.383044
- Title: The bottleneck dimension of quantum operations
- Title（参考訳）: 量子演算のボトルネック次元
- Abstract要約: ノイズの多い普遍量子プロセッサは$d$-compressible、$d$-simulable、$d$-embeddableとなる。
このしきい値は予想を裏付けるものであり、ヒルベルト空間全体のコヒーレンスを維持することがますます要求される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Programmable quantum devices nominally act on a Hilbert space whose dimension grows exponentially with the number of constituents, but the presence of noise makes it unlikely that they remain coherent across all of this immense Hilbert space. Then, what is the effective coherent quantum dimension that should be associated with such imperfect devices? To answer this question we here introduce an operational basis-independent framework which imposes a dimension bottleneck on the programmable transformations. Concretely we ask how strongly the quantum information they process can be compressed. Formalizing this idea we identify three inequivalent notions, termed $d$-compressibility, $d$-simulability and $d$-embeddability, which differ in the causal structure used to impose the bottleneck and form a strict hierarchy. The framework unifies several existing notions: joint measurability and simulability of quantum measurements, and the absolute dimensionality of state ensembles, are recovered as special cases. We illustrate the hierarchy with noisy qubit measurements in complementary bases, and we determine the white-noise thresholds at which the set of all noisy unitary channels in dimension $n$, a noisy universal quantum processor, becomes $d$-compressible, $d$-simulable and $d$-embeddable. The thresholds confirm the expectation -- maintaining coherence across the full Hilbert space becomes increasingly demanding as the nominal dimension $n$ increases.
- Abstract（参考訳）: プログラム可能な量子デバイスは、その次元が成分の数とともに指数関数的に増加するヒルベルト空間上で、名目上作用するが、ノイズの存在により、この巨大なヒルベルト空間の全てに一貫性が保たれる可能性は低い。
では、このような不完全デバイスと結びつくべき効果的なコヒーレント量子次元は何か?
この質問に答えるために、プログラム可能な変換に次元ボトルネックを課す運用ベースに依存しないフレームワークを紹介します。
具体的には、それらが処理する量子情報をどれだけ強く圧縮できるかを問う。
この概念を形式化することで、ボトルネックを課し厳密な階層を形成するために使われる因果構造とは異なる、$d$-圧縮性、$d$-シミュラビリティ、$d$-埋め込み性と呼ばれる3つの非等価な概念を特定できる。
このフレームワークはいくつかの既存の概念を統一する: 量子測定の関節測定可能性とシミュラビリティ、状態アンサンブルの絶対次元は特別なケースとして回収される。
相補基底における雑音の量子ビット測定による階層構造を記述し、ノイズの普遍量子プロセッサである次元$n$の全てのノイズのユニタリチャネルの集合が$d$-compressible,$d$-simulable,$d$-embeddableとなるようなホワイトノイズしきい値を決定する。
しきい値は予想を確認し、ヒルベルト空間全体のコヒーレンスを維持することは、名目次元$n$が増加するにつれてますます要求される。
関連論文リスト
- Quantum Contextuality and Entanglement-Free Grover Search in a Trapped-Ion Optical Qudit [0.375471176189433]
高次元量子システムは、古典的でない量子資源を調査するための魅力的な経路を提供する。
我々は,138mathrmBa+$イオンで符号化された,プログラム可能な4次元光キューディットを実証した。
プログラム可能な量子計算とコンテキスト性の測定を単一のマルチレベルトラップイオンプラットフォームに統合することにより、量子情報処理におけるコヒーレント干渉とコンテキスト性の関係を調査するための汎用的なアーキテクチャを確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-08-04T18:27:03Z) - Hysteretic squashed entanglement in many-body quantum systems [42.085941481155295]
多体量子系の絡み合いは空間領域に分散する。
本研究では,二つの領域間の真の量子相関を測る条件付きエンタングルメントである,ヒステリックエンタングルメント$T_sq$を提案する。
我々は、T_sq$が隣接するサブシステムと長距離サブシステムの両方で真の量子相関を検出できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-03-10T17:00:49Z) - Tensor Cross Interpolation of Purities in Quantum Many-Body Systems [0.0]
量子多体系において、自由度数のヒルベルト空間の指数的スケーリングは完全な状態特徴づけを与える。
近年, 量子波動関数の振幅をエンタングルメント関数として符号化することで, サブリージョンの純度をコンパクトに保存する方法が提案されている。
本研究では, 絡み合い特性が, 自由度数において, サンプル量だけを用いて効率的に定義できることを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-21T15:33:00Z) - Quantum Homogenization as a Quantum Steady State Protocol on NISQ Hardware [42.52549987351643]
量子ホモジェナイゼーション(quantum homogenization)は、貯水池に基づく量子状態近似プロトコルである。
我々は、標準的な量子同化プロトコルを、動的に等価(mathttSWAP$)$alpha$の定式化に拡張する。
提案プロトコルは,コード部分空間の修正が可能な完全正のトレース保存(CPTP)マップを生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-19T05:50:54Z) - Deterministic photonic entanglement arising from non-Abelian quantum holonomy [0.0]
我々は、光の制御された状態の高度に絡み合った重ね合わせを作成し、操作するためのプロトコルを開発する。
我々の計算は、そのような絡み合った重ね合わせの部分集合が極大に絡み合った「体積法則」状態であることを示している。
このエンタングリング機構は,光を用いた決定論的量子情報処理に有効であると考えられる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-29T18:32:33Z) - Realizing fracton order from long-range quantum entanglement in programmable Rydberg atom arrays [45.19832622389592]
量子情報のストアングには、量子デコヒーレンスと戦う必要があるため、時間の経過とともに情報が失われる。
誤り耐性の量子メモリを実現するために、局所的なノイズ源が別の状態に変化できないように設計された退化状態の量子重ね合わせに情報を格納したい。
このプラットフォームは、真のエラー耐性量子メモリの目標に向けて、特定の種類のエラーを検出し、修正することを可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-08T12:46:08Z) - Relativistic Quantum Fields Are Universal Entanglement Embezzlers [41.94295877935867]
絡み合いの埋め込みは、補助系の参照状態から絡み合った量子状態を抽出する直感的な可能性を指す。
エンベジングエンタングルメントの操作タスクとフォン・ノイマン代数の数学的分類との深い関係を明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-14T13:58:32Z) - Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。
任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z) - A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays [44.62475518267084]
量子プロセッサは動的で非局所的な接続を持ち、絡み合った量子ビットは高い並列性でコヒーレントに輸送されることを示す。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-07T19:00:00Z) - Stochastic emulation of quantum algorithms [0.0]
量子アルゴリズムに必要な量子力学状態の基本特性を共有する新しい対象として,粒子位置の確率分布の高次偏微分を導入する。
これらの普遍写像から構築された写像による伝播は、量子力学状態の進化を正確に予測できる。
我々は、いくつかのよく知られた量子アルゴリズムを実装し、必要な量子ビット数による実現のスケーリングを分析し、エミュレーションコストに対する破壊的干渉の役割を強調した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-16T07:54:31Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Constructing Qudits from Infinite Dimensional Oscillators by Coupling to
Qubits [3.161454999079499]
我々は、量子ビットオシレータ系の最低エネルギー状態からヒルベルト空間を解析的に構築する方法を示す。
この研究は、量子ビットとボソニックシステムの組み合わせが、量子情報処理のためのハードウェア効率のよい量子資源として機能することを示唆している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-06T18:00:31Z)
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。