論文の概要: Generating Haar-uniform Randomness using Stochastic Quantum Walks on a Photonic Chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.06549v1
• Date: Mon, 13 Dec 2021 10:35:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 16:51:14.808306
• Title: Generating Haar-uniform Randomness using Stochastic Quantum Walks on a Photonic Chip
• Title（参考訳）: 確率量子ウォークを用いたフォトニックチップ上のハー均一ランダム性の生成
• Authors: Hao Tang, Leonardo Banchi, Tian-Yu Wang, Xiao-Wen Shang, Xi Tan, Wen-Hao Zhou, Zhen Feng, Anurag Pal, Hang Li, Cheng-Qiu Hu, M.S. Kim and Xian-Min Jin
• Abstract要約: ランダムネスのハール測度は、ボソンサンプリングのような広範囲の応用で有用なツールである。 近年、量子制御理論と駆動量子ウォークを組み合わせてハール・ユニフォームランダム演算を生成する理論的プロトコルが提案されている。 本稿では, 集積フォトニックチップ上での2次元量子ウォークを実装し, 進化長が大きくなると分布分布の平均が偶数分布に収束することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.111146438141967
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: As random operations for quantum systems are intensively used in various quantum information tasks, a trustworthy measure of the randomness in quantum operations is highly demanded. The Haar measure of randomness is a useful tool with wide applications such as boson sampling. Recently, a theoretical protocol was proposed to combine quantum control theory and driven stochastic quantum walks to generate Haar-uniform random operations. This opens up a promising route to converting classical randomness to quantum randomness. Here, we implement a two-dimensional stochastic quantum walk on the integrated photonic chip and demonstrate that the average of all distribution profiles converges to the even distribution when the evolution length increases, suggesting the 1-pad Haar-uniform randomness. We further show that our two-dimensional array outperforms the one-dimensional array of the same number of waveguide for the speed of convergence. Our work demonstrates a scalable and robust way to generate Haar-uniform randomness that can provide useful building blocks to boost future quantum information techniques.
• Abstract（参考訳）: 量子システムのランダムな操作は、様々な量子情報タスクで集中的に使用されるため、量子演算におけるランダム性の信頼できる尺度が要求される。 ランダムネスのハール測度は、ボソンサンプリングのような幅広い応用に有用なツールである。 近年、量子制御理論と駆動確率量子ウォークを組み合わせてハール・ユニフォームランダム演算を生成する理論的プロトコルが提案されている。 これにより、古典ランダム性から量子ランダム性へ変換する有望な経路が開かれる。 ここでは、集積フォトニックチップ上に2次元確率量子ウォークを実装し、進化長が大きくなると分布分布の平均が偶数分布に収束することを示し、1パッドのハール均一乱数性を示す。 さらに, この2次元アレイは, 収束速度において, 同一数の導波路の1次元アレイよりも優れることを示した。 我々の研究は、将来の量子情報技術を強化するために有用なビルディングブロックを提供するハール均一ランダム性を生成するスケーラブルで堅牢な方法を示している。

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