論文の概要: Computational advantage from quantum superposition of multiple temporal
orders of photonic gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.07817v3
- Date: Tue, 9 Feb 2021 11:30:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-03 07:03:22.997736
- Title: Computational advantage from quantum superposition of multiple temporal
orders of photonic gates
- Title（参考訳）: フォトニックゲートの多重時間順序の量子重ね合わせによる計算上の利点
- Authors: M\'arcio M. Taddei, Jaime Cari\~ne, Daniel Mart\'inez, Tania Garc\'ia,
Nayda Guerrero, Alastair A. Abbott, Mateus Ara\'ujo, Cyril Branciard, Esteban
S. G\'omez, Stephen P. Walborn, Leandro Aolita and Gustavo Lima
- Abstract要約: 制御量子システムは、ターゲット量子システムが$N$ゲート操作を行う順序をコヒーレントに決定することができる。
我々は、フォトニック偏光量子ビットに作用する$N=4$ゲートを持つ量子$N$スイッチを実験的に実証した。
これは、N=2$時間オーダー以上の量子重ね合わせの初めての観測である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Models for quantum computation with circuit connections subject to the
quantum superposition principle have been recently proposed. There, a control
quantum system can coherently determine the order in which a target quantum
system undergoes $N$ gate operations. This process, known as the quantum
$N$-switch, is a resource for several information-processing tasks. In
particular, it provides a computational advantage -- over fixed-gate-order
quantum circuits -- for phase-estimation problems involving $N$ unknown unitary
gates. However, the corresponding algorithm requires an experimentally
unfeasible target-system dimension (super)exponential in $N$. Here, we
introduce a promise problem for which the quantum $N$-switch gives an
equivalent computational speed-up with target-system dimension as small as 2
regardless of $N$. We use state-of-the-art multi-core optical-fiber technology
to experimentally demonstrate the quantum $N$-switch with $N=4$ gates acting on
a photonic-polarization qubit. This is the first observation of a quantum
superposition of more than $N=2$ temporal orders, demonstrating its usefulness
for efficient phase-estimation.
- Abstract（参考訳）: 量子重ね合わせ原理に基づく回路接続を用いた量子計算モデルが最近提案されている。
そこで、制御量子システムは、ターゲット量子システムが$N$ゲート操作を行う順序をコヒーレントに決定することができる。
このプロセスはquantum $n$-switchと呼ばれ、複数の情報処理タスクのためのリソースである。
特に、n$未知ユニタリゲートを含む位相推定問題に対して、固定ゲート次量子回路よりも計算上の利点を提供する。
しかし、対応するアルゴリズムは実験的に実現不可能な目標系次元 (super)exponential in $n$ を必要とする。
ここで、量子$n$-switch は、$n$ にかかわらず、ターゲットシステム次元が 2 である同等の計算スピードアップを与えるという、promise問題を導入する。
我々は、最先端のマルチコア光ファイバー技術を用いて、フォトニック偏光量子ビットに作用するn=4$ゲートを持つ量子n$-switchを実験的に実証する。
これは、N=2$時間オーダー以上の量子重ね合わせの最初の観測であり、効率的な位相推定に有用であることを示している。
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