論文の概要: Switch networks for photonic fusion-based quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13760v1
- Date: Tue, 28 Sep 2021 14:31:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-13 07:38:35.059504
- Title: Switch networks for photonic fusion-based quantum computing
- Title（参考訳）: フォトニック核融合型量子コンピューティングのためのスイッチネットワーク
- Authors: Sara Bartolucci, Patrick Birchall, Damien Bonneau, Hugo Cable,
Mercedes Gimeno-Segovia, Konrad Kieling, Naomi Nickerson, Terry Rudolph and
Chris Sparrow
- Abstract要約: 核融合型量子コンピューティング(FBQC)は、フォールトトレラントな普遍量子コンピュータを構築するための強力なアプローチを提供する。
FBQCは単光子源、線形光回路、単光子検出器、フィードフォワード制御による光スイッチングを使用する。
新たな技術とスキームにより、ムックス効率とハードウェア要件の削減という面での大きな改善が可能になる。
- 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: Fusion-based quantum computing (FBQC) offers a powerful approach to building
a fault-tolerant universal quantum computer using photonic components --
single-photon sources, linear-optical circuits, single-photon detectors, and
optical switching with feedforward control. Both individual optical switches
and sophisticated switch networks are needed where it is necessary to perform
operations conditionally, using feedforward of previous photon-detection
outcomes, within the lifetime of remaining photons. Most visibly, feedforward
switching is required for fault-tolerant operations at the level of logical
qubits, which are needed in turn for useful quantum algorithms. However, switch
networks are also required for multiplexing ("muxing") stages that are needed
for generating specific small entangled resource states, where it is used to
boost the probabilities for allocating quantum states to fusion gates and other
operations -- a task which dominates the footprint of photonic FBQC. Despite
their importance, limited attention has been paid to exploring possible designs
of switch networks in this setting. Here we present a wide range of new
techniques and schemes which enable major improvements in terms of muxing
efficiency and reductions in hardware requirements. Since the use of photonic
switching heavily impacts qubit losses and errors, our schemes are constructed
with low switch depth. They also exploit specific features of linear-optical
circuits which are commonly used to generate entanglement in proposed quantum
computing and quantum network schemes.
- Abstract（参考訳）: fusion-based quantum computing (fbqc) は、フォトニックコンポーネント(単一光子源、線形光回路、単一光子検出器、フィードフォワード制御による光スイッチ)を用いたフォールトトレラントなユニバーサル量子コンピュータを構築するための強力なアプローチを提供する。
個々の光スイッチと高度なスイッチネットワークは、残光子の寿命内に、以前の光子検出結果のフィードフォワードを用いて、条件付き操作を行う必要がある場合に必要である。
最も目に見えるのは、論理量子ビットのレベルでフォールトトレラントな演算にはフィードフォワードスイッチが必要であることである。
しかし、スイッチネットワークは、特定の小さな絡み合ったリソース状態を生成するのに必要な多重化("muxing")ステージにも必要であり、そこでは、フォトニックfbqcのフットプリントを支配するタスクである、融合ゲートや他の操作に量子状態を割り当てる確率を高めるために使用される。
その重要性にもかかわらず、この設定でスイッチネットワークの可能な設計を探求するために、限られた注意が払われている。
ここでは,ムックス効率の大幅な向上とハードウェア要件の削減を実現するため,様々な新しい手法と手法を提案する。
フォトニックスイッチングの使用は、量子ビット損失と誤差に大きな影響を及ぼすので、スイッチ深さを低くして構成する。
また、提案された量子コンピューティングや量子ネットワークスキームの絡み合いを生成するために一般的に使用される線形光学回路の特異な特徴も活用している。
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