論文の概要: Quantum Computer-Aided design of Quantum Optics Hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.03075v2
- Date: Mon, 3 May 2021 17:00:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 04:12:15.465607
- Title: Quantum Computer-Aided design of Quantum Optics Hardware
- Title（参考訳）: 量子光学ハードウェアの量子コンピュータ支援設計
- Authors: Jakob S. Kottmann and Mario Krenn and Thi Ha Kyaw and Sumner
Alperin-Lea and Al\'an Aspuru-Guzik
- Abstract要約: 本稿では、量子コンピュータが設計した量子ハードウェアの概念を示し、量子光学の分野に適用する。
具体的には、高次元多体絡み合った光子の複雑な実験ハードウェアをゲートベースの量子回路にマッピングする。
本稿では,Boson Sampling実験のディジタル量子シミュレーションを実現する方法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0499611180329804
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The parameters of a quantum system grow exponentially with the number of
involved quantum particles. Hence, the associated memory requirement goes well
beyond the limit of best classic computers for quantum systems composed of a
few dozen particles leading to huge challenges in their numerical simulation.
This implied that verification, let alone, design of new quantum devices and
experiments, is fundamentally limited to small system size. It is not clear how
the full potential of large quantum systems can be exploited. Here, we present
the concept of quantum computer designed quantum hardware and apply it to the
field of quantum optics. Specifically, we map complex experimental hardware for
high-dimensional, many-body entangled photons into a gate-based quantum
circuit. We show explicitly how digital quantum simulation of Boson Sampling
experiments can be realized. Then we illustrate how to design quantum-optical
setups for complex entangled photon systems, such as high-dimensional
Greenberger-Horne-Zeilinger states and their derivatives. Since photonic
hardware is already on the edge of quantum supremacy (the limit beyond which
systems can no longer be calculated classically) and the development of
gate-based quantum computers is rapidly advancing, our approach promises to be
an useful tool for the future of quantum device design.
- Abstract（参考訳）: 量子系のパラメータは、関連する量子粒子の数で指数関数的に増加する。
したがって、関連するメモリ要件は、数十個の粒子からなる量子システムのための最良の古典的コンピュータの限界を超えて、数値シミュレーションにおいて大きな課題となる。
これはもちろん、新しい量子デバイスや実験の設計は、基本的に小さなシステムサイズに限られていることを示唆している。
大規模量子システムの潜在能力がいかに悪用されるかは明らかではない。
本稿では、量子コンピュータ設計の量子ハードウェアの概念を提示し、それを量子光学の分野に適用する。
具体的には、高次元多体絡み合った光子の複雑な実験ハードウェアをゲートベースの量子回路にマッピングする。
本稿では,Boson Sampling実験のディジタル量子シミュレーションを実現する方法を示す。
次に、高次元グリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態とその微分など、複雑な絡み合った光子系の量子光学的構成を設計する方法について述べる。
フォトニックハードウェアはすでに量子超越性(古典的に計算できない限界)の端にあり、ゲートベースの量子コンピュータの開発は急速に進んでいるので、我々のアプローチは量子デバイス設計の将来に有用なツールとなることを約束している。
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