論文の概要: Continuous Variable Quantum Advantages and Applications in Quantum
Optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05227v1
- Date: Wed, 10 Feb 2021 02:43:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 01:09:39.790240
- Title: Continuous Variable Quantum Advantages and Applications in Quantum
Optics
- Title（参考訳）: 連続可変量子アドバンテージと量子光学への応用
- Authors: Ulysse Chabaud
- Abstract要約: この論文は連続変数と光学的設定における3つの主要な問題に焦点を当てている。
量子マシンが古典的マシンを上回る能力はどこから来るのか?
量子情報の使用によって実際に得られる利点は何か?
- 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: This thesis focuses on three main questions in the continuous variable and
optical settings: where does a quantum advantage, that is, the ability of
quantum machines to outperform classical machines, come from? How to ensure the
proper functioning of a quantum machine? What advantages can be gained in
practice from the use of quantum information?
Quantum advantage in continuous variable comes in particular from the use of
so-called non-Gaussian quantum states. We introduce the stellar formalism to
characterize these states. We then study the transition from classically
simulable models to models which are universal for quantum computing. We show
that quantum computational supremacy, the dramatic speedup of quantum computers
over their classical counterparts, may be realised with non-Gaussian states and
Gaussian measurements.
Quantum certification denotes the methods seeking to verify the correct
functioning of a quantum machine. We consider certification of quantum states
in continuous variable, introducing several protocols according to the
assumptions made on the tested state. We develop efficient methods for the
verification of a large class of multimode quantum states, including the output
states of the Boson Sampling model, enabling the experimental verification of
quantum supremacy with photonic quantum computing.
We give several new examples of practical applications of quantum information
in linear quantum optics. Generalising the swap test, we highlight a connection
between the ability to distinguish two quantum states and the ability to
perform universal programmable quantum measurements, for which we give various
implementations in linear optics, based on the use of single photons or
coherent states. Finally, we obtain, thanks to linear optics, the first
implementation of a quantum protocol for weak coin flipping, a building block
for many cryptographic applications.
- Abstract（参考訳）: この論文は、連続変数と光学的設定における3つの主な疑問に焦点を当てている: 量子的な利点、すなわち、量子マシンが古典的マシンを上回る能力はどこから来るのか?
量子マシンの適切な機能を保証するには?
量子情報の使用によって実際に得られる利点は何か?
連続変数における量子優位性は、特にいわゆる非ガウス量子状態(英語版)によるものである。
これらの状態を特徴づけるために星形形式を導入します。
次に、古典的シミュレート可能なモデルから量子コンピューティングに普遍的なモデルへの移行について研究する。
量子コンピュータの古典的コンピュータに対する劇的なスピードアップである量子量子超越性は、非ガウス状態とガウス測度で実現可能であることを示す。
量子認証 (quantum certification) は、量子機械の正しい機能を検証するための手法である。
我々は、連続変数における量子状態の認証を検討し、テストされた状態に対する仮定に従っていくつかのプロトコルを導入する。
本稿では,Boson Smplingモデルの出力状態を含む多モード量子状態の大規模な検証を行うための効率的な手法を開発し,光量子コンピューティングによる量子超越性を実験的に検証する。
線形量子光学における量子情報の実用的な応用例をいくつか紹介する。
スワップテストの一般化は、二つの量子状態を区別する能力と普遍的なプログラマブルな量子測定能力の関連性を強調し、そこでは、単一光子またはコヒーレント状態を用いて、線形光学における様々な実装を提供する。
最後に、線形光学のおかげで、多くの暗号アプリケーションのためのビルディングブロックである弱いコインフリップのための量子プロトコルの最初の実装が得られる。
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