論文の概要: Transverse mode-encoded quantum gate on a silicon photonic chip
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.04257v1
- Date: Mon, 8 Nov 2021 03:45:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 20:40:52.059081
- Title: Transverse mode-encoded quantum gate on a silicon photonic chip
- Title（参考訳）: シリコンフォトニックチップ上の横モード符号化量子ゲート
- Authors: Lan-Tian Feng, Ming Zhang, Xiao Xiong, Di Liu, Yu-Jie Cheng, Fang-Ming
Jing, Xiao-Zhuo Qi, Yang Chen, De-Yong He, Guo-Ping Guo, Guang-Can Guo,
Dao-Xin Dai, Xi-Feng Ren
- Abstract要約: 2量子ビット量子ゲートの最初のマルチモード実装を実演する。
平均忠実度が0.89pm0.02$である2つの分離された横モード量子ビットをゲートが絡める能力を示す。
我々の研究は、普遍的横モード符号化量子演算と大規模マルチモードマルチDoF量子システムへの道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.670915963518252
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As an important degree of freedom (DoF) in integrated photonic circuits, the
orthogonal transverse mode provides a promising and flexible way to increasing
communication capability, for both classical and quantum information
processing. To construct large-scale on-chip multimode multi-DoF quantum
systems, a transverse mode-encoded controlled-NOT (CNOT) gate is necessary.
Here, through design and integrate transverse mode-dependent directional
coupler and attenuators on a silicon photonic chip, we demonstrate the first
multimode implementation of a two-qubit quantum gate. With the aid of state
preparation and analysis parts, we show the ability of the gate to entangle two
separated transverse mode qubits with an average fidelity of $0.89\pm0.02$ and
the achievement of 10 standard deviations of violations in the quantum
nonlocality verification. In addition, a fidelity of $0.82\pm0.01$ was obtained
from quantum process tomography used to completely characterize the CNOT gate.
Our work paves the way for universal transverse mode-encoded quantum operations
and large-scale multimode multi-DoF quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 集積フォトニック回路における重要な自由度(DoF)として、直交横モードは古典情報処理と量子情報処理の両方において、通信能力を高めるための有望で柔軟な方法を提供する。
大規模オンチップマルチモードマルチdof量子システムを構築するには、cnot(transverse mode-encoded controlled-not)ゲートが必要である。
ここでは、シリコンフォトニックチップ上の横モード依存方向結合器と減衰器の設計と統合により、2量子ビット量子ゲートの最初のマルチモード実装を実証する。
状態準備と解析部の支援により、ゲートが2つの分離された横モード量子ビットを平均0.89\pm0.02$で絡める能力と、量子非局所性検証における10の標準偏差の達成を示す。
さらに、cnotゲートを完全に特徴付けるのに使われる量子プロセストモグラフィーから、0.82\pm0.01$の忠実度を得た。
我々の研究は、ユニバーサルトランスバースモードエンコード量子演算と大規模マルチモードマルチdof量子システムへの道を開くものである。
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