論文の概要: Non-Gaussian photonic state engineering with the quantum frequency processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.08290v2
• Date: Mon, 10 Jan 2022 20:34:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-18 03:18:57.323221
• Title: Non-Gaussian photonic state engineering with the quantum frequency processor
• Title（参考訳）: 量子周波数プロセッサを用いた非ガウスフォトニック状態工学
• Authors: Andrew J. Pizzimenti, Joseph M. Lukens, Hsuan-Hao Lu, Nicholas A. Peters, Saikat Guha, and Christos N. Gagatsos
• Abstract要約: 光の非ガウス量子状態は、光学量子情報処理にとって重要な資源である。 離散周波数ビンを投入する入力状態から非ガウス状態を生成するための一般的な手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7758302353877525
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Gaussian quantum states of light are critical resources for optical quantum information processing, but methods to generate them efficiently remain challenging to implement. Here we introduce a generic approach for non-Gaussian state production from input states populating discrete frequency bins. Based on controllable unitary operations with a quantum frequency processor, followed by photon-number-resolved detection of ancilla modes, our method combines recent developments in both frequency-based quantum information and non-Gaussian state preparation. Leveraging and refining the K-function representation of quantum states in the coherent basis, we develop a theoretical model amenable to numerical optimization and, as specific examples, design quantum frequency processor circuits for the production of Schr\"{o}dinger cat states, exploring the performance tradeoffs for several combinations of ancilla modes and circuit depth. Our scheme provides a valuable general framework for producing complex quantum states in frequency bins, paving the way for single-spatial-mode, fiber-optic-compatible non-Gaussian resource states.
• Abstract（参考訳）: 光の非ガウス量子状態は光量子情報処理の重要な資源であるが、効率的に生成する方法は実装が困難である。 本稿では,離散周波数ビンをポピュレートする入力状態から非ガウス状態を生成する汎用的手法を提案する。 量子周波数プロセッサによる制御可能なユニタリ演算と、光子数分解型アンシラモードの検出に基づいて、周波数ベースの量子情報と非ガウス状態の双方の最近の発展を組み合わせる。 量子状態のK関数表現をコヒーレントベースで活用し, 数値最適化が可能な理論モデルを開発し, 具体例として, 量子周波数プロセッサ回路を設計し, アンシラモードと回路深さの組み合わせによる性能トレードオフを考察した。 我々の手法は、周波数ビンで複雑な量子状態を生成するための貴重な一般的な枠組みを提供する。

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