論文の概要: Encoding a bosonic mode into qubits for simulating boson-matter interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.29762v1
• Date: Wed, 21 Oct 2026 14:00:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-23 00:40:06.379317
• Title: Encoding a bosonic mode into qubits for simulating boson-matter interactions
• Title（参考訳）: ボゾン・マッター相互作用のシミュレーションのためのボゾンモードを量子ビットに符号化する
• Abstract要約: ボソニックモードを様々な符号化によって量子ビットの集合に符号化する時空間コストについて検討する。 単項フォック状態符号化の性能、探索されていないフォック状態のディック状態への符号化(ディックの符号化)、二項二次符号化の比較を行った。
• 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: We explore the space-time cost of encoding of a bosonic mode into a set of qubits via various encodings, and their resilience to noise. In particular, we compare the performance of the unary Fock state encoding, an unexplored encoding of Fock states into Dicke states (``Dicke'' encoding), and the binary quadrature encoding. We do so by considering a displacement as well as a simulation of a Dicke model, coupling a bosonic mode to a set of atoms represented as qubits. Using classical simulations, we assess the accuracy and optimized space-time costs in terms of number of qubits, circuit depth and CNOT count of a quantum simulation of the time dynamics using these encodings. Although our study is far from comprehensive, we find that the binary quadrature encoding is overall most favorable in terms of being very space-efficient and relatively time-efficient due to the use of the quantum Fourier transform. Our novel Dicke encoding leads to very shallow circuits, but pays in terms of using many more qubits. We probe the use of an H2-2 Quantinuum trapped-ion qubit device (56 qubits) for displacement and Dicke model simulation in the low boson-number regime, where we find that noise leads to visible deviations from ideal circuit dynamics.
• Abstract（参考訳）: ボソニックモードを様々な符号化によって量子ビットの集合に符号化する時空間コストとその雑音に対する耐性について検討する。 特に、単一Fock状態符号化の性能、探索されていないFock状態のDicke状態への符号化(``Dicke''エンコーディング)、バイナリ二次符号化を比較した。 我々は、変位とディックモデルのシミュレーションを考慮して、ボソニックモードを量子ビットとして表される原子の集合に結合する。 古典的シミュレーションを用いて, 量子ビット数, 回路深度およびCNOT数の観点から, これらの符号化を用いた時間力学の量子シミュレーションの精度と最適化時空間コストを評価する。 我々の研究は包括的とは程遠いが、量子フーリエ変換を用いることにより、二項二次符号化は非常に空間効率が高く比較的時間効率が高いという点で、全体として最も好ましい。 我々の小説『Dicke』の符号化は非常に浅い回路に繋がるが、より多くの量子ビットを使用するという観点で見れば十分である。 我々は,低ボソン数状態におけるDickeモデルシミュレーションと変位に対するH2-2量子量子トラップイオン量子ビットデバイス(56 qubits)の使用を探索し,ノイズが理想的な回路力学から逸脱することを示した。

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