論文の概要: Assessing the quality of near-term photonic quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.04735v1
• Date: Wed, 9 Feb 2022 21:32:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-26 06:48:10.156298
• Title: Assessing the quality of near-term photonic quantum devices
• Title（参考訳）: 短期フォトニック量子デバイスの品質評価
• Authors: Rawad Mezher and Shane Mansfield
• Abstract要約: 本稿では,潜在的に有用なアプリケーションを実現するために,ノイズレベルが低いことを証明するための手法を提案する。 本稿では,2つのノイズ源,すなわち光子損失と識別可能性を目標とした一連のベンチマーク試験を提案する。 本手法は,出力統計が全試験に合格する入力光子の最大数として定義される光品質係数を単数で測定する。
• 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: For near-term quantum devices, an important challenge is to develop efficient methods to certify that noise levels are low enough to allow potentially useful applications to be carried out. We present such a method tailored to photonic quantum devices consisting of single photon sources coupled to linear optical circuits coupled to photon detectors. It uses the output statistics of BosonSampling experiments with input size $n$ ($n$ input photons in the ideal case). We propose a series of benchmark tests targetting two main sources of noise, namely photon loss and distinguishability. Our method results in a single-number metric, the Photonic Quality Factor, defined as the largest number of input photons for which the output statistics pass all tests. We provide strong evidence that passing all tests implies that our experiments are not efficiently classically simulable, by showing how several existing classical algorithms for efficiently simulating noisy BosonSampling fail the tests. Finally we show that BosonSampling experiments with average photon loss rate per mode scaling as $o(1)$ and average fidelity of $ (1-o(\frac{1}{n^6}))^2$ between any two single photon states is sufficient to keep passing our tests. Unsurprisingly, our results highlight that scaling in a manner that avoids efficient classical simulability will at some point necessarily require error correction and mitigation.
• Abstract（参考訳）: 短期量子デバイスにとって重要な課題は、潜在的に有用なアプリケーションを実行するのに十分なノイズレベルが低いことを証明するための効率的な方法を開発することである。 本稿では,光子検出器に結合した線形光回路に結合した単一光子源からなる光子量子デバイスに適した方法を提案する。 入力サイズが$n$(理想的な場合は$n$入力光子)のボソンサンプリング実験の出力統計を使用する。 我々は,光子損失と識別性という2つの主なノイズ源を対象とする一連のベンチマークテストを提案する。 本手法は、出力統計が全てのテストに合格する入力光子の最大数として定義される1つの数であるフォトニック品質係数を導出する。 すべての試験を通過させることで、我々の実験がより効率的に古典的にシミュレートできないことを示す強い証拠を、ボソンサンプリングの雑音を効率的にシミュレートするいくつかの古典的アルゴリズムがテストに失敗したことを示す。 最後に、BosonSampling実験はモードごとの平均光子損失率を$o(1)$とし、平均光子損失率を$ (1-o(\frac{1}{n^6}))^2$とすることで、実験をパスし続けるのに十分であることを示した。 当然ながら、効率的な古典的シミュラビリティを回避した方法でのスケーリングには、必ずエラーの修正と緩和が必要です。

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