論文の概要: Quantum process tomography of a controlled-phase gate for time-bin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.04473v1
• Date: Tue, 10 Mar 2020 00:31:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-30 01:13:57.293521
• Title: Quantum process tomography of a controlled-phase gate for time-bin qubits
• Title（参考訳）: 時間ビン量子ビット制御位相ゲートの量子プロセストモグラフィー
• Authors: Hsin-Pin Lo, Takuya Ikuta, Nobuyuki Matsuda, Toshimori Honjo, William J. Munro, and Hiroki Takesue
• Abstract要約: 情報を1つの光子に異なるタイミングで符号化するタイムビン量子ビットは、光ファイバーや導波路に基づく量子通信で広く使われている。 我々は最近,ニオブ酸リチウム導波路をベースとした2X2光スイッチを用いた時間ビン量子ビット制御相(C-Phase)ゲートを実現した。 本研究では、量子計算回路で使用される2量子ビット論理ゲートを時間ビン量子ビットで実装できることを確認する。
• 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: Time-bin qubits, where information is encoded in a single photon at different times, have been widely used in optical fiber and waveguide based quantum communications. With the recent developments in distributed quantum computation, it is logical to ask whether time-bin encoded qubits may be useful in that context. We have recently realized a time-bin qubit controlled-phase (C-Phase) gate using a 2 X 2 optical switch based on a lithium niobate waveguide, with which we demonstrated the generation of an entangled state. However, the experiment was performed with only a pair of input states, and thus the functionality of the C-Phase gate was not fully verified. In this research, we used quantum process tomography to establish a process fidelity of 97.1%. Furthermore, we demonstrated the controlled-NOT gate operation with a process fidelity greater than 94%. This study confirms that typical two-qubit logic gates used in quantum computational circuits can be implemented with time-bin qubits, and thus it is a significant step forward for realization of distributed quantum computation based on time-bin qubits.
• Abstract（参考訳）: 情報を1つの光子に異なるタイミングで符号化するタイムビン量子ビットは、光ファイバーや導波路に基づく量子通信で広く使われている。 近年の分散量子計算の発展により、時間ビン符号化量子ビットがその文脈で有用かどうかを問うことは論理的である。 我々は最近,ニオブ酸リチウム導波路をベースとした2X2光スイッチを用いた時間ビン量子ビット制御相(C-Phase)ゲートを実現し,絡み合った状態の生成を実証した。 しかし、実験は入力状態のペアだけで行われ、C-Phaseゲートの機能は完全には検証されなかった。 本研究では,量子プロセストモグラフィーを用いて,プロセス忠実度97.1%の確立を行った。 さらに,プロセス忠実度が94%以上の制御なしゲート動作を実演した。 本研究は,量子量子回路における2量子論理ゲートを時間ビン量子ビットで実装できることを確認し,時間ビン量子ビットに基づく分散量子計算の実現に向けた重要な一歩である。

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