Normalizer circuits and a Gottesman-Knill theorem for infinite-dimensional systems
Notice bibliographique
Résumé
$\textit{Normalizer circuits}$ [1,2] are generalized Clifford circuits that act on arbitrary finite-dimensional systems $\mathcal{H}_{d_1}\otimes ... \otimes \mathcal{H}_{d_n}$ with a standard basis labeled by the elements of a finite Abelian group $G=\mathbb{Z}_{d_1}\times... \times \mathbb{Z}_{d_n}$. Normalizer gates implement operations associated with the group $G$ and can be of three types: quantum Fourier transforms, group automorphism gates and quadratic phase gates. In this work, we extend the normalizer formalism [1,2] to infinite dimensions, by allowing normalizer gates to act on systems of the form $\mathcal{H}_\mathbb{Z}^{\otimes a}$: each factor $\mathcal{H}_\mathbb{Z}$ has a standard basis labeled by $\textit{integers}$ $\mathbb{Z}$, and a Fourier basis labeled by $\textit{angles}$, elements of the circle group $\mathbb{T}$. Normalizer circuits become hybrid quantum circuits acting both on continuous- and discrete-variable systems. We show that infinite-dimensional normalizer circuits can be efficiently simulated classically with a generalized $\textit{stabilizer formalism}$ for Hilbert spaces associated with groups of the form $\mathbb{Z}^a\times \mathbb{T}^b \times \mathbb{Z}_{d_1}\times...\times \mathbb{Z}_{d_n}$. We develop new techniques to track stabilizer-groups based on normal forms for group automorphisms and quadratic functions. We use our normal forms to reduce the problem of simulating normalizer circuits to that of finding general solutions of systems of mixed real-integer linear equations [3] and exploit this fact to devise a robust simulation algorithm: the latter remains efficient even in pathological cases where stabilizer groups become infinite, uncountable and non-compact. The techniques developed in this paper might find applications in the study of fault-tolerant quantum computation with superconducting qubits [4,5].
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».