論文の概要: Interference-based universal decoupling and swapping for multimode bosonic systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.02385v2
• Date: Mon, 19 Oct 2020 19:45:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-11 06:12:35.830305
• Title: Interference-based universal decoupling and swapping for multimode bosonic systems
• Title（参考訳）: マルチモードボソニックシステムの干渉に基づくユニバーサルデカップリングとスワップング
• Authors: Mengzhen Zhang, Shoumik Chowdhury, Liang Jiang
• Abstract要約: ハイブリッド量子システムでは、2つの異なるボソニックモード間の信頼性の高いビームスプリッター演算を実装することは困難である。 我々は,ビームスプリッタを必要とせずに,多モードボソニック系の選択モードを分離・交換するための新しい干渉ベースのプロトコルを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8655318786364408
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Beam-splitter operations are widely used to process information encoded in bosonic modes. In hybrid quantum systems, however, it might be challenging to implement a reliable beam-splitter operation between two distinct bosonic modes. Without beam-splitters, some basic operations such as decoupling modes and swapping states between modes can become highly non-trivial or not feasible at all. In this work, we develop novel interference-based protocols for decoupling and swapping selected modes of a multimode bosonic system without requiring beam-splitters. Specifically, for a given generic coupler characterized by a Gaussian unitary process, we show how to decouple a single mode or swap any pair of modes with a constant depth sequence of operations, while maintaining the coupling for the remaining system. These protocols require only multiple uses of the given coupler, interleaved with single-mode Gaussian unitary operations, and thus enable efficient construction of operations crucial to quantum information science, such as high-fidelity quantum transduction. Our results are directly derived from fundamental physical properties of bosonic systems and are therefore broadly applicable to various existing platforms.
• Abstract（参考訳）: ビームスプリッター操作はボソニックモードで符号化された情報を処理するために広く用いられている。 しかし、ハイブリッド量子システムでは、2つの異なるボソニックモード間の信頼性の高いビームスプリッター演算を実装することは困難である。 ビームスプリッターがなければ、モードのデカップリングやモード間のスワップ状態などの基本的な操作は非常に非自明になるか、まったく実現できない。 本研究では,ビームスプリッターを必要とせず,マルチモードボソニックシステムの選択モードを分離・交換するための干渉型プロトコルを開発した。 具体的には、ガウスユニタリ過程を特徴とする与えられたジェネリックカプラに対して、残りの系の結合を維持しながら、1つのモードを分離するか、任意のモードを一定の深さの操作列に置き換えるかを示す。 これらのプロトコルは与えられたカプラを複数使用し、単一モードのガウスユニタリ演算とインターリーブすることで、高忠実度量子変換のような量子情報科学に不可欠な操作の効率的な構築を可能にする。 この結果はボソニック系の基本的な物理的性質から直接導出され,既存のプラットフォームにも広く適用できる。

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