論文の概要: Multi-Photon, Multi-Dimensional Hyper-Entanglement using Higher-Order Radix qudits with Applications to Quantum Computing, QKD and Quantum Teleportation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14956v1
• Date: Thu, 30 Apr 2020 17:04:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-21 17:17:29.768407
• Title: Multi-Photon, Multi-Dimensional Hyper-Entanglement using Higher-Order Radix qudits with Applications to Quantum Computing, QKD and Quantum Teleportation
• Title（参考訳）: 高次基数を用いた多光子・多次元ハイパーエンタングルメントと量子コンピューティング,QKD,量子テレポーテーションへの応用
• Authors: Solyman Ashrafi, Logan Campbell
• Abstract要約: Googleは最近、53量子ビット(base-2バイナリまたはradix-2)で量子超越性を達成したと発表した。 Googleは、量子プロセッサで200秒かかる計算を実行し、従来のスーパーコンピュータで1万年かかるだろうと主張した。 我々は、フォトニクスシステムを用いて、より少ない量子ビット(量子ビットではない)で同様の計算次元を達成することができると主張している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7310043452300736
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Google recently announced that they had achieved quantum supremacy with 53 qubits (base-2 binaries or radix-2), corresponding to a computational state-space of dimension 253 (about 1016). Google claimed to perform computations that took 200 seconds on their quantum processor that would have taken 10,000 years to accomplish on a classical supercomputer [1]. However, achieving superposition and entanglement of 53 qubits is not an easy task given the environmental noise that decoheres the qubits. In this paper, we claim that one can potentially achieve a similar computational dimension with fewer qudits (not qubits) where each qudit is of a higher radix (greater than 2) using a photonics system (i.e. 16 qudits with radix-10). This paper is a collaborative development between industry and NxGen Partners to explore such an approach. There is a Raytheon technology that uses a Free-Space Optical (FSO) Fabry-Perot Etalon that eliminates the need for adaptive optics [2, 3]. The NxGen technology uses multiple Orbital Angular Momentum (OAM) modes as a new degree of freedom for quantum computing and a multi-dimensional QKD [4-7]. We also claim that the convergence of both broadband, secure communications, quantum computing and quantum teleportation is only possible in a photonics realization. Therefore, the use of photonic qudits allows the extension of security and capacity of the quantum teleportation beyond what was achieved by Chinese Micius quantum satellite [8]. Both the defense and commercial computing industries need such quantum computing systems. A new measure is introduced with computational state-space dimension, high-fidelity operations, high connectivity, large calibrated gate sets, and circuit rewriting toolchains. This new measure which we call quantum capacity is a practical way to measure and compare progress toward improved system structure of a universal quantum computer.
• Abstract（参考訳）: googleは先日、53量子ビット(base-2バイナリまたはradix-2)で253次元(約1016)の計算状態空間で量子超越を達成したと発表した。 googleは、従来のスーパーコンピュータで達成するのに1万年を要した量子プロセッサ上で200秒の計算を行うと主張した [1]。 しかし、53キュービットの重ね合わせと絡み合いを達成することは、キュービットを分解する環境ノイズを考えると簡単な作業ではない。 本稿では、フォトニクスシステム(つまり16量子ビットとラディックス-10)を用いて、各クディットが高基数(2より大きい)であるような、クディットの少ない類似の計算次元を達成できると主張している。 本稿は,業界とNxGen Partnersの共同開発であり,このようなアプローチを探求する。 適応光学を必要としないフリースペース光学(FSO)ファブリペロエタロン(Fabry-Perot Etalon)を用いるレイセオン技術がある[2, 3]。 NxGen技術は、量子コンピューティングの新たな自由度と多次元QKD[4-7]として、複数のOrbital Angular Momentum(OAM)モードを使用する。 また、ブロードバンド、セキュア通信、量子コンピューティング、量子テレポーテーションの両方の収束は、フォトニクス実現においてのみ可能であると主張する。 したがって、フォトニッククイディットを使用することで、中国のミシウス量子衛星(8)で達成されたことを超えて、量子テレポーテーションのセキュリティとキャパシティを拡張できる。 防衛産業と商用コンピューティング産業の両方がこのような量子コンピューティングシステムを必要としている。 新しい尺度は、計算状態空間次元、高忠実度演算、高接続性、大口径ゲートセット、回路書き換えツールチェーンを備える。 私たちが量子容量と呼ぶこの新しい尺度は、ユニバーサル量子コンピュータのシステム構造の改善に向けた進歩を計測し比較するための実用的な方法である。

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