論文の概要: CO$Φ$ - COmpiling PHotonics into dIgital quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.28349v1
- Date: Tue, 20 Oct 2026 15:15:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.881103
- Title: CO$Φ$ - COmpiling PHotonics into dIgital quantum circuits
- Title（参考訳）: CO$\$ - PHotonics を dIgital 量子回路にコンパイルする
- Abstract要約: 量子コンピューティングに対するフォトニックおよび量子ビットベースのアプローチは、主に別のパラダイムと見なされている。
本稿では、量子光学系を量子ビットベースの量子回路にマッピングする方法を開発し、これらのパラダイムを橋渡しすることを目的とする。
- 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: Photonic and qubit-based (digital) approaches to quantum computing are largely regarded as separate paradigms. This article aims to bridge these paradigms by developing a method for mapping quantum-optical systems onto qubit-based quantum circuits. The key ingredient enabling this mapping is the introduction of a truncation of the Fock space describing single-mode optical states. Within this framework, representations of basic photonic operations are developed, including the phase-rotation operator, the displacement operator, the squeezing operator, and the beam splitter. Explicit quantum circuit constructions are provided for Fock-space truncations of dimension $N=2$ and $N=4$. We discuss benchmarking of the implemented operations and identify the regime of applicability and the limitations of the proposed method. The presented results can be used to simulate quantum optical circuits on qubit-based quantum computers, with special relevance to Gaussian Boson Sampling in the low-photon-number regime. To demonstrate the practical applicability of this approach, we complement the theoretical framework with a Python-based quantum programming tool CO$Φ$ that compiles Blackbird quantum-optics programs into qubit-based OpenQASM circuits using a truncated Fock-space encoding. The compiler is available on GitHub at https://github.com/Quantum-Cosmos-Lab/cophi.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングに対するフォトニックおよび量子ビットベースの(デジタル)アプローチは、主に独立したパラダイムと見なされている。
本稿では、量子光学系を量子ビットベースの量子回路にマッピングする方法を開発し、これらのパラダイムを橋渡しすることを目的とする。
このマッピングを可能にする重要な要素は、単一モードの光学状態を記述するフォック空間の切り離しの導入である。
この枠組み内では、位相回転演算子、変位演算子、スクイーズ演算子、ビームスプリッタを含む基本フォトニック演算の表現が開発されている。
量子回路の明示的な構成は、次元$N=2$と$N=4$のフォック空間のトランケーションに対して提供される。
本稿では,実装された動作のベンチマークを行い,適用可能性の仕組みと提案手法の限界について検討する。
提案した結果は、量子ビットベースの量子コンピュータ上で量子光学回路をシミュレートするために利用することができる。
提案手法の実用性を示すため,提案手法をPythonベースの量子プログラミングツールであるCO$.$で補完し,量子光学プログラムを量子ビットベースのOpenQASM回路にコンパイルする。
コンパイラはGitHubでhttps://github.com/Quantum-Cosmos-Lab/cophi.comで公開されている。
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