論文の概要: Deterministic photonic quantum computation in a synthetic time dimension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.07786v1
• Date: Tue, 19 Jan 2021 18:59:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 17:51:18.194091
• Title: Deterministic photonic quantum computation in a synthetic time dimension
• Title（参考訳）: 合成時間次元における決定論的フォトニック量子計算
• Authors: Ben Bartlett, Avik Dutt, Shanhui Fan
• Abstract要約: フォトニック量子コンピュータのためのスケーラブルなアーキテクチャを提案する。 提案装置は、量子回路深さに依存しないマシンサイズを有する。 単光子検出器は必要とせず、決定論的に動作し、実験的な不完全性に対して堅牢である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.483420384410068
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Photonics offers unique advantages as a substrate for quantum information processing, but imposes fundamental scalability challenges. Nondeterministic schemes impose massive resource overheads, while deterministic schemes require prohibitively many identical quantum emitters to realize sizeable quantum circuits. Here we propose a scalable architecture for a photonic quantum computer which needs minimal quantum resources to implement any quantum circuit: a single coherently controlled atom. Optical switches endow a photonic quantum state with a synthetic time dimension by modulating photon-atom couplings. Quantum operations applied to the atomic qubit can be teleported onto the photonic qubits via projective measurement, and arbitrary quantum circuits can be compiled into a sequence of these teleported operators. This design negates the need for many identical quantum emitters to be integrated into a photonic circuit and allows effective all-to-all connectivity between photonic qubits. The proposed device has a machine size which is independent of quantum circuit depth, does not require single-photon detectors, operates deterministically, and is robust to experimental imperfections.
• Abstract（参考訳）: Photonicsは量子情報処理の基盤としてユニークな利点を提供するが、基本的なスケーラビリティの課題を課している。 非決定論的スキームは大量のリソースオーバヘッドを課すが、決定論的スキームはサイズ可能な量子回路を実現するために、非常に多くの同一の量子エミッタを必要とする。 本稿では,任意の量子回路を実装するために最小限の量子資源を必要とするフォトニック量子コンピュータのためのスケーラブルなアーキテクチャを提案する。 光スイッチは光子-原子結合を変調して合成時間次元のフォトニック量子状態を与える。 原子量子ビットに適用される量子演算は射影的測定によってフォトニック量子ビットにテレポートすることができ、任意の量子回路をこれらのテレポート演算子のシーケンスにコンパイルすることができる。 この設計は、多くの同一の量子エミッタをフォトニック回路に統合する必要をなくし、フォトニック量子ビット間の効果的な全対全接続を可能にする。 提案装置は、量子回路の深さに依存しず、単光子検出器を必要とせず、決定的に動作し、実験的な欠陥に対して堅牢な機械サイズを有する。

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