論文の概要: Noise thresholds for classical simulability of non-linear Boson sampling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.12052v2
• Date: Tue, 11 Oct 2022 14:20:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 01:43:57.798799
• Title: Noise thresholds for classical simulability of non-linear Boson sampling
• Title（参考訳）: 非線形ボソンサンプリングの古典的シミュラビリティのための雑音閾値
• Authors: Gabriele Bressanini, Hyukjoon Kwon and M.S. Kim
• Abstract要約: 我々は,高次非線形性を導入し,問題の計算複雑性とプロトコルの雑音に対する堅牢性を高める。 以上の結果から,入出力状態におけるシングルモードKerrの非線形性の追加は,線形光学的進化を維持しつつも,Bosonサンプリングプロトコルがノイズに対してより堅牢であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.812718493682455
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Boson sampling, a computational problem conjectured to be hard to simulate on a classical machine, is a promising candidate for an experimental demonstration of quantum advantage using bosons. However, inevitable experimental noise and imperfections, such as loss in the interferometer and random counts at the detectors, could challenge the sampling task from entering the regime where quantum advantage is achievable. In this work we introduce higher order non-linearities as a mean to enhance the computational complexity of the problem and the protocol's robustness against noise, i.e. increase the noise threshold that allows to perform an efficient classical simulation of the problem. Using a phase-space method based on the negativity volume of the relevant quasi-probability distributions, we establish a necessary non-classicality condition that any experimental proof of quantum advantage must satisfy. Our results indicate that the addition of single-mode Kerr non-linearity at the input state preparation level, while retaining a linear-optical evolution, makes the Boson sampling protocol more robust against noise and consequently relaxes the constraints on noise parameters required to show quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: ボソンサンプリング(英: Boson sample)は、古典機械上でのシミュレーションが難しいと推測される計算問題であり、ボソンを用いた量子優位性の実験的な実証の候補である。 しかし、干渉計の損失や検出器の無作為数といった不可避な実験ノイズや不完全さは、量子優位が達成可能な領域に入ることでサンプリング作業に挑戦する可能性がある。 本研究は,高次非線形性を導入し,問題の計算複雑性とプロトコルの雑音に対する堅牢性を高めることを目的とした。 関連する準確率分布のネガティビティ体積に基づく位相空間法を用いて、量子優位の実験的証明が満たさなければならない必要のない非古典性条件を定式化する。 その結果,線形光学進化を維持しつつ入力状態準備レベルでの単一モードkerr非線形性の追加により,ボソンサンプリングプロトコルは雑音に対してより頑健になり,量子優位を示すために必要な雑音パラメータの制約を緩和できることがわかった。

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