論文の概要: Polynomial-Time Classical Simulation of BosonSampling under Any Constant-Fraction Photon Loss

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.27065v1
• Date: Mon, 19 Oct 2026 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.443576
• Title: Polynomial-Time Classical Simulation of BosonSampling under Any Constant-Fraction Photon Loss
• Title（参考訳）: 一定の光子損失下でのボソンサンプリングの多項式時間古典シミュレーション
• Abstract要約: 我々は、入力光子の一定割合が生存するたびに適用される、損失のあるBosonSamplingのシミュレーションアルゴリズムを提案する。 その結果、既知の証明可能な効率の良いレギュレーション $n=O(sqrtvarepsilon N)$生存光子または$=O(sqrtvarepsilon/N)$伝達速度が大幅に拡張された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3683202928838613
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding how photon loss changes the classical complexity of BosonSampling is central to assessing the robustness of near-term photonic quantum advantage. In this work, we present a polynomial-time classical simulation algorithm for lossy BosonSampling that applies whenever a constant fraction of the input photons survives. We consider the standard fixed-loss model, where $N$ input photons propagate through an $M$-mode interferometer and exactly $N-n$ photons are lost uniformly at random, leaving $n$ surviving photons at the output. For any constant surviving fraction $n/N\in(0,1)$, the algorithm samples from a distribution within total variation distance $\varepsilon$ of the fixed-loss BosonSampling distribution with probability at least $1-δ$ over Haar-random interferometers, in time $\operatorname{poly}(M,N,\varepsilon^{-1},δ^{-1})$. We further extend the fixed-loss analysis to the uniform-transmission-loss model and obtain analogous polynomial-time simulability for any fixed transmission rate $η\in(0,1)$. These results substantially extend the known provably simulable regime of $n=O(\sqrt{\varepsilon N})$ surviving photons or $η=O(\sqrt{\varepsilon/N})$ transmission rate, and demonstrate that even the experimentally relevant linear-survival regime can admit efficient classical simulation under the conditions considered here.
• Abstract（参考訳）: ボソンサンプリングの古典的な複雑性が光子損失をどのように変化させるかを理解することは、短期的なフォトニック量子優位性の堅牢性を評価することの中心である。 本研究は,入力光子の一定部分の残余が残存するたびに適用可能な,損失のあるボソンサンプリングのための多項式時間古典シミュレーションアルゴリズムを提案する。 標準固定損失モデルを考えると、$N$入力光子が$M$モード干渉計を介して伝播し、正確に$N-n$光子がランダムに失われ、$n$生存光子が出力に残される。 任意の一定残差$n/N\in(0,1)$に対して、アルゴリズムは全変動距離$\varepsilon$で、ハールランダム干渉計より少なくとも1-δ$の確率を持つボソンサンプリング分布の分布から、時間$\operatorname{poly}(M,N,\varepsilon^{-1},δ^{-1})$でサンプリングする。 さらに、固定損失解析を一様伝達損失モデルに拡張し、任意の固定透過率$η\in(0,1)$に対する類似多項式時間シミュレーション性を得る。 これらの結果は、既知で証明可能な$n=O(\sqrt{\varepsilon N})$生存光子または$η=O(\sqrt{\varepsilon/N})$伝達速度をかなり拡張し、実験的に関係のある線形生存状態でさえ、ここで考慮された条件の下で効率的な古典的シミュレーションを許容できることを示した。

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