論文の概要: Deterministic multi-mode gates on a scalable photonic quantum computing platform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.14422v2
• Date: Sat, 28 Aug 2021 15:02:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 08:43:40.292736
• Title: Deterministic multi-mode gates on a scalable photonic quantum computing platform
• Title（参考訳）: スケーラブルフォトニック量子コンピューティングプラットフォーム上の決定論的マルチモードゲート
• Authors: Mikkel V. Larsen, Xueshi Guo, Casper R. Breum, Jonas S. Neergaard-Nielsen, and Ulrik L. Andersen
• Abstract要約: 10個のシングルモードゲートと2つの2モードゲートからなる小さな量子回路を3モード入力状態に示す。 このプラットフォームでは、クラスタ状態の絡み合いが改善されれば、フォールトトレラントな普遍量子コンピューティングが可能となる。
• 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: Quantum computing can be realized with numerous different hardware platforms and computational protocols. A highly promising approach to foster scalability is to apply a photonic platform combined with a measurement-induced quantum information processing protocol where gate operations are realized through optical measurements on a multipartite entangled quantum state -- a so-called cluster state. Heretofore, a few quantum gates on non-universal or non-scalable cluster states have been, but a full set of gates for universal scalable quantum computing has not been realized. We propose and demonstrate the deterministic implementation of a multi-mode set of measurement-induced quantum gates in a large two-dimensional (2D) optical cluster state using phase-controlled continuous variable quadrature measurements. Each gate is simply programmed into the phases of the high-efficiency quadrature measurements which execute the transformations by teleportation through the cluster state. Using these programmable gates, we demonstrate a small quantum circuit consisting of 10 single-mode gates and 2 two-mode gates on a three-mode input state. On this platform, fault-tolerant universal quantum computing is possible if the cluster state entanglement is improved and a supply of Gottesman-Kitaev-Preskill qubits is available. Moreover, it operates at the telecom wavelength and is therefore network connectable without quantum transducers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは多くの異なるハードウェアプラットフォームと計算プロトコルで実現可能である。 スケーラビリティを高めるための非常に有望なアプローチは、測光誘起量子情報処理プロトコルと組み合わせて、いわゆるクラスタ状態である多部量子状態の光学的測定によってゲート操作を実現するフォトニックプラットフォームを適用することである。 これまでは、非ユニバーサルまたは非スケーラブルクラスタ状態の量子ゲートがいくつか存在したが、普遍的スケーラブル量子コンピューティングのための完全なゲートは実現されていない。 本研究では,位相制御型連続変数2次測定を用いた2次元光クラスター状態における多モード量子ゲートの決定論的実装を提案する。 各ゲートは、クラスタ状態を通してテレポーテーションによって変換を実行する高効率二次測定のフェーズにプログラムされる。 これらのプログラム可能なゲートを用いて、3モード入力状態で10個のシングルモードゲートと2つの2モードゲートからなる小さな量子回路を実証する。 このプラットフォームでは、クラスタ状態の絡み合いを改善し、Gottesman-Kitaev-Preskill量子ビットの供給が利用可能であれば、フォールトトレラントな普遍量子コンピューティングが可能となる。 さらに、テレコム波長で動作するため、量子トランスデューサを使わずにネットワーク接続可能である。

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