論文の概要: Deterministic preparation of W states via spin-photon interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.10191v1
- Date: Fri, 21 May 2021 08:00:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 05:22:40.299616
- Title: Deterministic preparation of W states via spin-photon interactions
- Title（参考訳）: スピン-光子相互作用によるW状態の決定論的準備
- Authors: Fatih Ozaydin, Can Yesilyurt, Sinan Bugu, and Masato Koashi
- Abstract要約: スピン系を用いた任意のサイズ$W$状態の決定論的準備について検討した。
2つは論理キュービットであり、もう1つは補助キュービットである。
分離可能なキュービットから大規模な$W$状態を作る方法や、$W$状態の2倍のサイズを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0499611180329804
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Spin systems such as silicon or nitrogen vacancy centers in diamond, quantum
dots and quantum dot molecules coupled to optical cavities appear as key
elements for creating quantum networks as not only constituting the nodes of
the network, but also assisting the creation of photonic networks. Here we
study deterministic preparation of arbitrary size $W$ states with spin systems.
We present an efficient operation on three qubits, two being the logical qubits
and one being the ancillary qubit, where no interaction between the logical
qubits are required. The proposed operation can create a $W$-type
Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) pair from two separable qubits, and expand that
EPR pair or an arbitrary size $W$ state by one, creating a $W$-like state.
Taking this operation as the fundamental building block, we show how to create
a large scale $W$ state out of separable qubits, or double the size of a $W$
state. Based on this operation and focusing on nitrogen vacancy (NV) centers in
diamond as an exemplary spin system, we propose a setup for preparing $W$
states of circularly polarized photons, assisted by a single spin qubit, where
no photon-photon interactions are required. Next, we propose a setup for
preparing $W$ states of spin qubits of spatially separated systems, assisted by
a single photon. We also analyze the effects of possible imperfections in
implementing the gates on the fidelity of the generated $W$ states. In our
setups, neither post-measurement, nor post-processing on the states of spin or
photonic qubit is required. Our setups can be implemented with current
technology, and we anticipate that they contribute to quantum science and
technologies.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド、量子ドット、および光学キャビティに結合した量子ドット分子におけるシリコンや窒素空孔といったスピン系は、ネットワークのノードを構成するだけでなく、フォトニックネットワークの作成を支援するために重要な要素として現れる。
ここではスピン系を用いた任意のサイズ$w$状態の決定論的準備について検討する。
本稿では,論理キュービットである2つのキュービットと,論理キュービット間の相互作用が不要な補助キュービットである3つのキュービットの効率的な演算を提案する。
提案した演算は、2つの分離可能なキュービットから$W$タイプのアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン(EPR)ペアを作成し、EPRペアまたは任意のサイズの$W$状態を拡張して$W$のような状態を生成する。
この操作を基本的なビルディングブロックとして、分離可能なキュービットから大規模な$W$状態を作る方法や、$W$状態の2倍のサイズを示す。
この操作に基づき, ダイヤモンド中の窒素空隙(nv)中心を例示スピン系として, 単一スピン量子ビットによって支援され, 光子-光子相互作用を必要とせず, 円偏光子をw$状態に設定する設定を提案する。
次に、空間的に分離された系のスピン量子ビットの$W$状態を単一の光子によって支援するセットアップを提案する。
また、ゲートの実装における不完全性が生成する$w$状態の忠実性に与える影響についても分析する。
我々の設定では、スピン状態やフォトニック量子ビットのポスト測定や後処理は不要である。
我々のセットアップは現在の技術で実装でき、量子科学や技術に貢献することを期待しています。
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