論文の概要: Quantum circuit simulation with high-order optical tensor processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.36172v1
• Date: Mon, 26 Oct 2026 19:08:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-29 04:15:49.194532
• Title: Quantum circuit simulation with high-order optical tensor processing
• Title（参考訳）: 高次光テンソル加工による量子回路シミュレーション
• Abstract要約: 入力状態のゲートとバッチを独立したテンソル次元として扱う古典光学量子シミュレーションアーキテクチャを導入する。 単一伝搬における高次テンソル行列乗算を実験的に実現し、各4ビットゲートに対する全ての計算基底入力を処理する。 これらの結果は、ゲート状態のバッチおよびテンソルネットワークシミュレーションのための統一的なフレームワークを確立し、量子シミュレーションタスクに光を利用するためのルートを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.418481969794346
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Classical simulation is essential for developing and testing quantum circuits, but the exponential growth of Hilbert space challenges conventional digital processors. Here, we introduce a classical optical quantum simulation architecture that treats gates and batches of input states as independent tensor dimensions rather than separate simulation instances, while mapping eligible tensor network contractions onto the same processor. Using co-designed multidimensional encoding and readout across spatial and wavelength degrees of freedom, we experimentally realize high-order tensor-matrix multiplication in a single propagation and process all computational-basis inputs for each 4-qubit gate. Using a physics-based optical propagation model, we further numerically evaluate the architecture for the Deutsch algorithm and for the tensor network of all 128 target instances of a 7-qubit Grover algorithm. These results establish a unified framework for gate-state batch and tensor network simulation, providing a route to exploit optical concurrency across quantum simulation tasks.
• Abstract（参考訳）: 古典的なシミュレーションは量子回路の開発と試験には不可欠であるが、ヒルベルト空間の指数的成長は従来のデジタルプロセッサに挑戦する。 本稿では,入力状態のゲートとバッチを個別のシミュレーションインスタンスではなく独立したテンソル次元として扱うための古典的光量子シミュレーションアーキテクチャを提案する。 空間及び波長自由度にまたがる共設計多次元符号化と読み出しを用いて、単一伝搬における高次テンソル行列乗法を実験的に実現し、4ビットゲート毎に全ての計算基底入力を処理する。 物理に基づく光伝搬モデルを用いて、Deutschアルゴリズムと7-qubit Groverアルゴリズムの128個のターゲットインスタンスのテンソルネットワークのアーキテクチャをさらに数値的に評価する。 これらの結果は、ゲート状態のバッチおよびテンソルネットワークシミュレーションのための統一的なフレームワークを確立し、量子シミュレーションタスク間の光並行性を利用するためのルートを提供する。

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