論文の概要: Quantum circuits with many photons on a programmable nanophotonic chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.02109v1
• Date: Wed, 3 Mar 2021 01:06:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-09 08:19:03.121846
• Title: Quantum circuits with many photons on a programmable nanophotonic chip
• Title（参考訳）: プログラマブルナノフォトニックチップ上の多くの光子を持つ量子回路
• Authors: J.M. Arrazola, V. Bergholm, K. Br\'adler, T.R. Bromley, M.J. Collins, I. Dhand, A. Fumagalli, T. Gerrits, A. Goussev, L.G. Helt, J. Hundal, T. Isacsson, R.B. Israel, J. Izaac, S. Jahangiri, R. Janik, N. Killoran, S.P. Kumar, J. Lavoie, A.E. Lita, D.H. Mahler, M. Menotti, B. Morrison, S.W. Nam, L. Neuhaus, H.Y. Qi, N. Quesada, A. Repingon, K.K. Sabapathy, M. Schuld, D. Su, J. Swinarton, A. Sz\'ava, K. Tan, P. Tan, V.D. Vaidya, Z. Vernon, Z. Zabaneh, and Y. Zhang
• Abstract要約: 集積ナノフォトニクスを用いて多光子量子回路を実行するためのフルスタックハードウェア・ソフトウェアシステムを提案する。 リモートユーザは、最大8モードの強い圧縮真空を必要とする量子アルゴリズムを実行することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23970423856196837
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Growing interest in quantum computing for practical applications has led to a surge in the availability of programmable machines for executing quantum algorithms. Present day photonic quantum computers have been limited either to non-deterministic operation, low photon numbers and rates, or fixed random gate sequences. Here we introduce a full-stack hardware-software system for executing many-photon quantum circuits using integrated nanophotonics: a programmable chip, operating at room temperature and interfaced with a fully automated control system. It enables remote users to execute quantum algorithms requiring up to eight modes of strongly squeezed vacuum initialized as two-mode squeezed states in single temporal modes, a fully general and programmable four-mode interferometer, and genuine photon number-resolving readout on all outputs. Multi-photon detection events with photon numbers and rates exceeding any previous quantum optical demonstration on a programmable device are made possible by strong squeezing and high sampling rates. We verify the non-classicality of the device output, and use the platform to carry out proof-of-principle demonstrations of three quantum algorithms: Gaussian boson sampling, molecular vibronic spectra, and graph similarity.
• Abstract（参考訳）: 実用的な応用のための量子コンピューティングへの関心が高まり、量子アルゴリズムを実行するプログラム可能なマシンが利用できるようになった。 現在のフォトニック量子コンピュータは、非決定性演算、低光子数とレート、固定ランダムゲートシーケンスのいずれかに制限されている。 本稿では,集積ナノフォトニクス(プログラマブルチップ,室温動作,完全自動制御システム)を用いて多光子量子回路を実行するためのフルスタックハードウェア・ソフトウェアシステムを紹介する。 リモートユーザは、単一の時間モードで2モードの圧縮状態として初期化され、完全に汎用的でプログラム可能な4モードの干渉計と、すべての出力で真に光子数解決の読み出しを必要とする8つのモードで量子アルゴリズムを実行することができる。 強い絞り込みと高いサンプリングレートにより、プログラム可能なデバイス上で、光子数と速度が以前の量子光学デモを超えるマルチ光子検出イベントを実現する。 デバイス出力の非古典性を検証するとともに、gaussian boson sampling, molecular vibronic spectrum, and graph similarityという3つの量子アルゴリズムの原理実証を行った。

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