論文の概要: Experimental Demonstration of a Quantum Controlled-SWAP Gate with
Multiple Degrees of Freedom of a Single Photon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.02581v3
- Date: Tue, 20 Apr 2021 01:14:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-25 07:24:00.103339
- Title: Experimental Demonstration of a Quantum Controlled-SWAP Gate with
Multiple Degrees of Freedom of a Single Photon
- Title（参考訳）: 単一光子の複数自由度を有する量子制御SWAPゲートの実験的実証
- Authors: Feiran Wang, Shihao Ru, Yunlong Wang, Min An, Pei Zhang, and Fuli Li
- Abstract要約: 単一光子ハイブリッド自由度系において量子フレドキンゲートを実験的に実装する。
グリーンベルガー・ホルン・ザイリンガーのような状態は、量子フレドキンゲートを用いて準備できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.121840022679671
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Optimizing the physical realization of quantum gates is important to build a
quantum computer. The controlled-SWAP gate, also named Fredkin gate, can be
widely applicable in various quantum information processing schemes. In the
present research, we propose and experimentally implement quantum Fredkin gate
in a single-photon hybrid-degrees-of-freedom system. Polarization is used as
the control qubit, and SWAP operation is achieved in a four-dimensional Hilbert
space spanned by photonic orbital angular momentum. The effective conversion
rate $\mathcal{P}$ of the quantum Fredkin gate in our experiment is $(95.4\pm
2.6)\%$. Besides, we find that a kind of Greenberger-Horne-Zeilinger-like
states can be prepared by using our quantum Fredkin gate, and these nonseparale
states can show its quantum contextual characteristic by the violation of
Mermin inequality. Our experimental design and coding method are useful for
quantum computing and quantum fundamental study in high-dimensional and hybrid
coding quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 量子ゲートの物理的実現を最適化することは量子コンピュータを構築する上で重要である。
制御スワップゲートはフレドキンゲート(fredkin gate)とも呼ばれ、様々な量子情報処理方式に広く適用できる。
本研究では,単一光子ハイブリッド度自由度系における量子フレドキンゲートの提案と実験を行う。
偏極は制御量子ビットとして使われ、スワップ操作は光子軌道角運動量にまたがる4次元ヒルベルト空間で達成される。
我々の実験における量子フレドキンゲートの有効変換レート$\mathcal{p}$は$(95.4\pm 2.6)\%$である。
さらに、グリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態の一種は、我々の量子フレドキンゲートを用いて準備でき、これらの非孤立状態は、メルミン不等式に違反してその量子文脈特性を示すことができる。
提案手法は,高次元およびハイブリッド符号化量子システムにおける量子コンピューティングおよび量子基礎研究に有用である。
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