본 연구 논문에서는 연속 변수 양자 컴퓨팅에서 비고전적 특징을 지닌 회로의 시뮬레이션 가능성을 심층적으로 분석하고 양자 이점을 달성하는 데 있어 각 양자 게이트의 역할을 조사합니다. 저자들은 위그너 음성성에 대한 기존 연구를 바탕으로 양자 이점을 식별할 뿐만 아니라 이를 달성하는 데 각 양자 게이트가 어떻게 기여하는지 정확히 파악할 수 있는 포괄적이고 다용도의 프레임워크를 개발했습니다.
연구팀은 위그너 함수의 음성성이 양자 이점을 달성하는 데 필요한 자원이 될 수 있지만 충분하지 않을 수 있음을 지적하며, 이러한 회로의 시뮬레이션 가능성을 분석하기 위해 (s)-순서 준확률 분포를 사용했습니다. 이 접근 방식을 통해 프로토콜의 비고전적 특징을 포착하고 손실 허용 오차를 제한하여 양자 이점 달성 가능성을 판단할 수 있습니다.
저자들은 세 가지 별개의 가우시안 게이트와 비가우시안 특성을 제공하는 세제곱 게이트로 구성된 보편적인 단일 유니터리 게이트 세트의 자원 효율성과 손실에 대한 강건성을 강조했습니다. 특히, 스퀴징 연산, 광자 추가 및 감감, 그리고 세제곱 위상 게이트와 같은 결정론적 비가우시안 게이트가 양자 이점 달성에 미치는 영향을 분석했습니다.
연구팀은 광학 손실을 모델링하고 손실이 비고전성에 미치는 영향을 분석했습니다. 손실 채널은 양자 계산 과정에서 (s) 매개변수 값을 증가시켜 출력 상태를 더 고전적으로 만드는 것으로 나타났습니다. 이는 단일 유니터리 게이트에 대한 분석 결과와 대조적이며, 손실이 양자 이점을 저해하는 방식을 보여줍니다. 또한, 일반적으로 비가우시안성을 도입하는 데 사용되는 단일 광자 감산 연산의 현실적인 프로토콜을 분석했습니다.
본 논문에서 제시된 프레임워크는 현재의 연속 변수 양자 회로에 직접 적용할 수 있으며, 양자 이점을 얻기 위한 다양한 양자 게이트의 역할을 이해하는 데 귀중한 통찰력을 제공합니다. 또한, 이 프레임워크는 특정 수준의 손실 또는 노이즈를 견딜 수 있는 허용 오차를 제한하여 양자 컴퓨팅 기술 개발에 실질적인 지침을 제공합니다.
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