論文の概要: Timestamp Boson Sampling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.03327v1
• Date: Mon, 7 Sep 2020 18:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 07:15:03.501347
• Title: Timestamp Boson Sampling
• Title（参考訳）: タイムスタンプボソンサンプリング
• Authors: Wen-Hao Zhou, Jun Gao, Zhi-Qiang Jiao, Xiao-Wei Wang, Ruo-Jing Ren, Xiao-Ling Pang, Lu-Feng Qiao, Chao-Ni Zhang, Tian-Huai Yang, Xian-Min Jin
• Abstract要約: 本研究では,任意の問題サイズに対して,実行時間を2桁程度削減できるタイムスタンプボソンサンプリングを提案する。 ピコ秒レベルまで精度の高い飛行時間記憶技術を開発することにより、大規模な3Dフォトニックチップから30モードの完全な時間情報を検出・記録することが可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.93886142468113
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum advantage, benchmarking the computational power of quantum machines outperforming all classical computers in a specific task, represents a crucial milestone in developing quantum computers and has been driving different physical implementations since the concept was proposed. Boson sampling machine, an analog quantum computer that only requires multiphoton interference and single-photon detection, is considered to be a promising candidate to reach this goal. However, the probabilistic nature of photon sources and inevitable loss in evolution network make the execution time exponentially increasing with the problem size. Here, we propose and experimentally demonstrate a timestamp boson sampling that can reduce the execution time by 2 orders of magnitude for any problem size. We theoretically show that the registration time of sampling events can be retrieved to reconstruct the probability distribution at an extremely low-flux rate. By developing a time-of-flight storage technique with a precision up to picosecond level, we are able to detect and record the complete time information of 30 individual modes out of a large-scale 3D photonic chip. We successfully validate boson sampling with only one registered event. We show that it is promptly applicable to fill the remained gap of realizing quantum advantage by timestamp boson sampling. The approach associated with newly exploited resource from time information can boost all the count-rate-limited experiments, suggesting an emerging field of timestamp quantum optics.
• Abstract（参考訳）: 量子アドバンテージ(quantum advantage、量子コンピュータの計算能力のベンチマーク)は、量子コンピュータの開発において重要なマイルストーンであり、概念が提唱されて以来、様々な物理的実装を推し進めてきた。 多光子干渉と単光子検出のみを必要とするアナログ量子コンピュータであるボソンサンプリングマシンは、この目標を達成するための有望な候補と考えられている。 しかし、光子源の確率的性質と進化ネットワークの必然的損失は、問題のサイズで指数関数的に実行時間を増加させる。 本稿では,任意の問題サイズに対して,実行時間を2桁程度削減できるタイムスタンプボソンサンプリングを提案する。 我々は,サンプリングイベントの登録時刻を復元し,極めて低流速で確率分布を再構築できることを理論的に示す。 ピコ秒レベルまで精度の高い飛行時間記憶技術を開発することにより、大規模な3Dフォトニックチップから30モードの完全な時間情報を検出・記録することが可能となる。 1つの登録イベントでbosonサンプリングの検証に成功した。 タイムスタンプボソンサンプリングによる量子優位性の実現の余剰ギャップを埋めるのに迅速に適用できることを示す。 時間情報から新たに活用されたリソースに関連するアプローチは、全てのカウントレート制限実験を加速させ、タイムスタンプ量子光学の新しい分野を示唆する。

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