Measurement-based quantum computation from Clifford quantum cellular automata

要約

測定ベースの量子計算 (MBQC) は、適切にもつれたリソース状態のローカル測定によって計算が駆動される量子計算のパラダイムです。
この研究では、MBQC が Clifford 量子セルラー オートマトン (CQCA) に基づく量子計算モデルに関連していることを示します。
具体的には、特定の MBQC が CQCA から直接構築され、CQCA に基づく量子計算の観点から MBQC のシンプルで直観的な回路モデル表現が得られることを示します。
この記述を適用して、パラメータ化された量子回路に対するさまざまな MBQC ベースの解答を構築し、異なる解答が異なる学習タスクで大幅に異なるパフォーマンスにつながる可能性があることを示します。
このようにして、MBQC は、特定の問題設定に適応できるハードウェア効率の高いアンサーのファミリーを生成し、中性原子などの並進不変ゲートを備えたアーキテクチャに特に適しています。

要約(オリジナル)

Measurement-based quantum computation (MBQC) is a paradigm for quantum computation where computation is driven by local measurements on a suitably entangled resource state. In this work we show that MBQC is related to a model of quantum computation based on Clifford quantum cellular automata (CQCA). Specifically, we show that certain MBQCs can be directly constructed from CQCAs which yields a simple and intuitive circuit model representation of MBQC in terms of quantum computation based on CQCA. We apply this description to construct various MBQC-based Ans\’atze for parameterized quantum circuits, demonstrating that the different Ans\’atze may lead to significantly different performances on different learning tasks. In this way, MBQC yields a family of Hardware-efficient Ans\’atze that may be adapted to specific problem settings and is particularly well suited for architectures with translationally invariant gates such as neutral atoms.

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