論文の概要: Optimal Quantum Transfer from Input Flying Qubit to Lossy Quantum Memory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.05667v1
- Date: Wed, 11 Nov 2020 09:56:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-24 12:01:43.682338
- Title: Optimal Quantum Transfer from Input Flying Qubit to Lossy Quantum Memory
- Title（参考訳）: 入力フライング量子ビットから損失量子メモリへの最適量子転送
- Authors: Eric Chatterjee, Daniel Soh, Matt Eichenfield
- Abstract要約: 量子ネットワークでは、空飛ぶ量子ビットの直接反射を最小限に抑えることが重要な課題である。
量子メモリとして使用される共振器の本質的な損失に対して,99.9%程度の状態伝達忠実度が得られることを示す。
- 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: In a quantum network, a key challenge is to minimize the direct reflection of
flying qubits as they couple to stationary, resonator-based memory qubits, as
the reflected amplitude represents state transfer infidelity that cannot be
directly recovered. Optimizing the transfer fidelity can be accomplished by
dynamically varying the resonator's coupling rate to the flying qubit field.
Here, we analytically derive the optimal coupling rate profile in the presence
of intrinsic loss of the quantum memory using an open quantum systems method
that can account for intrinsic resonator losses. We show that, since the
resonator field must be initially empty, an initial amplitude in the resonator
must be generated in order to cancel reflections via destructive interference;
moreover, we show that this initial amplitude can be made sufficiently small as
to allow the net infidelity throughout the complete transfer process to be
close to unity. We then derive the time-varying resonator coupling that
maximizes the state transfer fidelity as a function of the initial population
and intrinsic loss rate, providing a complete protocol for optimal quantum
state transfer between the flying qubit and resonator qubit. We present
analytical expressions and numerical examples of the fidelities for the
complete protocol using exponential and Gaussian profiles. We show that a state
transfer fidelity of around 99.9% can be reached for practical intrinsic losses
of resonators used as quantum memories.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークでは、反射振幅が直接回復できない状態伝達の不完全さを表すため、共振器ベースの静止メモリ量子ビットに結合するフライング量子ビットの直接反射を最小限に抑えることが鍵となる。
転送忠実度を最適化することは、共振器の結合率をフライングキュービットフィールドに動的に変化させることで達成できる。
そこで本研究では,共振器損失を考慮できるオープン量子システムを用いて,量子メモリの固有損失の存在下での最適結合率プロファイルを解析的に導出する。
共振器フィールドは当初空でなければならないため、破壊的干渉による反射をキャンセルするために共振器の初期振幅を発生させる必要があり、また、この初期振幅は完全な転送過程を通じてネットの不完全性が一様になるように十分に小さくできることを示した。
次に、初期集団と固有損失率の関数として状態伝達忠実度を最大化する時間変化共振器結合を導出し、空飛ぶキュービットと共振器キュービットの間の最適量子状態伝達のための完全なプロトコルを提供する。
本稿では,指数型およびガウス型プロファイルを用いた完全プロトコルのフィデリティの解析式と数値例を示す。
量子メモリとして使用される共振器の本質的な損失に対して,99.9%程度の状態伝達忠実度が得られることを示す。
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