Foundations of quantum computational advantage

Leistungen

Set of tools to support dissemination and communication, including project branding and visual identity, project website, and social media presence.

Github release of code for computing with Heisenberg and Clifford groups built on arbitrary abelian groups (T3.1)

Stable release of open source Julia code for computing representations, cohomology, group algebras and other algebraic invariants of Heisenberg and Clifford groups over algebraic number fields using OSCAR (Open Source Computer Algebra Research system). This will enable exact computations in small dimensions that will further inform our theoretical investigations into the arithmetic structures of their orbits on states, codes, circuits, polytopes, etc. It will also let us study the role played by non-isomorphic maximal orders in questions of exact circuit synthesis in arithmetic groups.

Report on resource theory of non-classicality for causal structures (T1.1)

Report on developing a compositional resource theory of non-classicality for arbitrary causal structures. This will extend contextuality analysis and quantification to arbitrary scenarios, including generalisations of the noncontextuality and non-locality constraints on classical ontological models. It will enable a principled extension of contextuality analysis and measures of contextuality to computational settings such as the circuit model and multi-agent communication.

Report on representation of quantum algorithms in extended stabilizer formalisms (T2.2)

Report on the representation of quantum algorithms in extensions of the Pauli stabilizer formalism. The report will discuss (i) algebraic generalizations of the stabilizer formalism based on group theoretic methods for describing quantum algorithms; (ii) the cnc-construction; specifically prospects and limitations, and (iii) the Lambda polytopes; specifically how known hidden-variable descriptions found for certain algorithms carry over to the Lambda polytopes.

Report on non-continuous equivalence transformations for topological circuits (T4.3)

Report on discrete equivalence transformation for encoded gate operation. Based on the currently existing graphical form of the transformation rules, their rigorous mathematical description is established, and a corresponding efficient representation as a data structure is identified.

Veröffentlichungen

Communications in Mathematical Physics

Autoren: Imin Chen, Nadish de Silva
Veröffentlicht in: Communications in Mathematical Physics, Ausgabe accepted, in press., 2024, ISSN 0010-3616
Herausgeber: Springer Verlag
DOI: 10.48550/arXiv.2309.15184

Simple proof that anomalous weak values require coherence

Autoren: Rafael Wagner, Ernesto F. Galvão
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 108, L040202, 2023, ISSN 2469-9926
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2303.08700

Mermin polytopes in quantum computation and foundations

Autoren: Cihan Okay, Ho Yiu Chung, Selman Ipek
Veröffentlicht in: Quantum Information and Computation, Ausgabe 23(9&10), 733–782, 2023, ISSN 1533-7146
Herausgeber: Rinton Press
DOI: 10.48550/arXiv.2210.10186

Quantum circuits to measure scalar spin chirality

Autoren: Leander I. Reascos, Bruno Murta, Ernesto F. Galvão, Joaquín Fernández-Rossier
Veröffentlicht in: Physical Review Research, Ausgabe 5, 043087, 2023, ISSN 2643-1564
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2306.14804

Lifting noncontextuality inequalities

Autoren: Raman Choudhary, Rui Soares Barbosa, Adán Cabello
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 109, 052216, 2024, ISSN 1094-1622
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arXiv.2401.12349

Alternative robust ways of witnessing nonclassicality in the simplest scenario

Autoren: Massy Khoshbin, Lorenzo Catani, Matthew Leifer
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 109, 032212, 2024, ISSN 2469-9926
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2311.13474

Measurement-based quantum computation in finite one-dimensional systems: string order implies computational power

Autoren: Robert Raussendorf, Wang Yang, Arnab Adhikary
Veröffentlicht in: Quantum, Ausgabe 7, 1215, 2023, ISSN 2521-327X
Herausgeber: Quantum
DOI: 10.22331/q-2023-12-28-1215

Bases for optimising stabiliser decompositions of quantum states

Autoren: Nadish de Silva, Ming Yin, Sergii Strelchuk
Veröffentlicht in: Quantum Science and Technology, Ausgabe accepted, in press, 2024, ISSN 2058-9565
Herausgeber: IOP Publishing
DOI: 10.48550/arXiv.2311.17384

Topological methods for studying contextuality: N-cycle scenarios and beyond

Autoren: Aziz Kharoof, Selman Ipek, Cihan Okay
Veröffentlicht in: Entropy, Ausgabe 25(8), 1127, 2023, ISSN 1099-4300
Herausgeber: Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
DOI: 10.3390/e25081127

Contextuality with vanishing coherence and maximal robustness to dephasing

Autoren: Vinicius P. Rossi, David Schmid, John H. Selby, Ana Belén Sainz
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 108, 032213, 2023, ISSN 2469-9926
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2212.06856

Simplicial techniques for operator solutions of linear constraint systems

Autoren: Ho Yiu Chung, Cihan Okay, Igor Sikora
Veröffentlicht in: Topology and its Applications, Ausgabe 348,108883, 2024, ISSN 0166-8641
Herausgeber: Topology and its applications
DOI: 10.48550/arXiv.2305.07974

Experimental certification of contextuality, coherence, and dimension in a programmable universal photonic processor

Autoren: Taira Giordani, Rafael Wagner, Chiara Esposito, Anita Camillini, Francesco Hoch, Gonzalo Carvacho, Ciro Pentangelo, Francesco Ceccarelli, Simone Piacentini, Andrea Crespi, Nicolò Spagnolo, Roberto Osellame, Ernesto F. Galvão, Fabio Sciarrino
Veröffentlicht in: Science Advances, Ausgabe 9(44), eadj4249, 2023, ISSN 2375-2548
Herausgeber: Science Advances
DOI: 10.1126/sciadv.adj4249

Non-stabilizerness and entanglement from cat-state injection

Autoren: Filipa C R Peres, Rafael Wagner, Ernesto F Galvão
Veröffentlicht in: New Journal of Physics, Ausgabe 26, 013051, 2024, ISSN 1367-2630
Herausgeber: NJP
DOI: 10.48550/arxiv.2305.19988

Certifying sets of quantum observables with any full-rank state

Autoren: Zhen-Peng Xu, Debashis Saha, Kishor Bharti, Adán Cabello
Veröffentlicht in: Physical Review Letters, Ausgabe 132, 140201, 2024, ISSN 1079-7114
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arXiv.2309.05735

Pauli-based model of quantum computation with higher-dimensional systems

Autoren: Filipa C. R. Peres
Veröffentlicht in: Physical Review A, Ausgabe 108, 032606, 2023, ISSN 2469-9926
Herausgeber: American Physical Society
DOI: 10.48550/arxiv.2302.13702

Using a resource theoretic perspective to witness and engineer quantum generalized contextuality for prepare-and-measure scenarios

Autoren: Rafael Wagner, Roberto D Baldijão, Alisson Tezzin, and Bárbara Amaral
Veröffentlicht in: Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, Ausgabe 56, 505303, 2023, ISSN 1751-8113
Herausgeber: Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical
DOI: 10.48550/arXiv.2102.10469

Quantum circuits for measuring weak values, Kirkwood–Dirac quasiprobability distributions, and state spectra

Autoren: Rafael Wagner, Zohar Schwartzman-Nowik, Ismael L Paiva, Amit Te'eni, Antonio Ruiz-Molero, Rui Soares Barbosa, Eliahu Cohen, Ernesto F Galvão
Veröffentlicht in: Quantum Science and Technology, Ausgabe 9, 015030, 2024, ISSN 2058-9565
Herausgeber: Quantum Science and Technology
DOI: 10.48550/arxiv.2302.00705

Combining contextuality and causality: a game semantics approach

Autoren: Samson Abramsky, Rui Soares Barbosa, Amy Searle
Veröffentlicht in: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Ausgabe 382(2268), 20230002, 2024, ISSN 1364-503X
Herausgeber: Royal Society of London
DOI: 10.48550/arxiv.2307.04786

A bundle perspective on contextuality: Empirical models and simplicial distributions on bundle scenarios

Autoren: Rui Soares Barbosa, Aziz Kharoof, Cihan Okay
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2308.06336 [math.CT], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arxiv.2308.06336

The operadic theory of convexity

Autoren: Redi Haderi, Cihan Okay, Walker H. Stern
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2403.18102 [math.CT], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2403.18102

Impossibility of bipartite full nonlocality, all-versus-nothing proofs, and pseudo-telepathy in small Bell scenarios

Autoren: Yuan Liu, Ho Yiu Chung, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Junior R. Gonzales-Ureta, Ravishankar Ramanathan, Adán Cabello
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2310.10600 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2310.10600

On the rank of two-dimensional simplicial distributions

Autoren: Okay, Cihan
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2312.15794 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arxiv.2312.15794

Logical possibilities for physics after MIP*=RE

Autoren: Adán Cabello, Marco Túlio Quintino, Matthias Kleinmann
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2307.02920 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2307.02920

Quantum optimization: Potential, challenges, and the path forward

Autoren: Amira Abbas et al.
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2312.02279 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2312.02279

SIC-POVMs from Stark units: dimensions n^2+3=4p, p prime

Autoren: Ingemar Bengtsson, Markus Grassl, Gary McConnell
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2403.02872 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2403.02872

Twisted simplicial distributions

Autoren: Cihan Okay, Walker H. Stern
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2403.19808 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2403.19808

Fast algorithms for classical specifications of stabiliser states and Clifford gates

Autoren: Nadish de Silva, Wilfred Salmon, Ming Yin
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2311.10357 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2311.10357

Verifiable measurement-based quantum random sampling with trapped ions

Autoren: Martin Ringbauer et al.
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2307.14424 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arxiv.2307.14424

The degenerate vertices of the 2-qubit Λ-polytope and their update rules

Autoren: Selman Ipek, Cihan Okay
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2312.10734 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2312.10734

Game semantics for higher-order unitary quantum computation

Autoren: Samson Abramsky, Radha Jagadeesan
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2404.06646 [cs.PL], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2404.06646

State-independent all-versus-nothing arguments

Autoren: Boseong Kim, Samson Abramsky
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2311.11218 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2311.11218

Kirkwood-Dirac representations beyond quantum states (and their relation to noncontextuality)

Autoren: David Schmid, Roberto D. Baldijão, Yìlè Yīng, Rafael Wagner, John H. Selby
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2405.04573 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2405.04573

Relativization is naturally functorial

Autoren: Jan Głowacki
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2403.03755 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2403.03755

Multi-qutrit exact synthesis

Autoren: Amolak Ratan Kalra, Manimugdha Saikia, Dinesh Valluri, Sam Winnick, Jon Yard
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2405.08147 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2405.08147

Operational quantum reference frame transformations

Autoren: Titouan Carette, Jan Głowacki, Leon Loveridge
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2303.14002 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2303.14002

Homotopical characterization of strongly contextual simplicial distributions on cone spaces

Autoren: Aziz Kharoof, Cihan Okay
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2311.14111 [math.AT], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arxiv.2311.14111

Test of the physical significance of Bell nonlocality

Autoren: Carlos Vieira, Ravishankar Ramanathan, Adán Cabello
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2402.00801 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2402.00801

Minimum full nonlocality, all versus nothing nonlocality, and quantum pseudo telepathy

Autoren: Adán Cabello
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2311.17735 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2311.17735

Simulation of quantum computation with magic states via Jordan-Wigner transformations

Autoren: Michael Zurel, Lawrence Z. Cohen, Robert Raussendorf
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2307.16034 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2307.16034

Equivariant simplicial distributions and quantum contextuality

Autoren: Cihan Okay, Igor Sikora
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2310.18135 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arxiv.2310.18135

Unbounded Sharing of Nonlocality Using Projective Measurements

Autoren: Souradeep Sasmal, Som Kanjilal, Alok Kumar Pan
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2311.07977 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2311.07977

"Simulating quantum computation: how many ""bits"" for ""it""?"

Autoren: Michael Zurel, Cihan Okay, Robert Raussendorf
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2305.17287 [quant-ph], 2024
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/arXiv.2305.17287

Can multiple observers detect KS-contextuality?

Autoren: Arthur C. R. Dutra, Roberto D. Baldijão, Marcelo Terra Cunha
Veröffentlicht in: arXiv, Ausgabe arXiv:2310.19564 [quant-ph], 2023
Herausgeber: N/A
DOI: 10.48550/ARXIV.2310.19564

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