論文の概要: Quantum Telecloning on NISQ Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.00125v2
- Date: Mon, 1 Aug 2022 20:50:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-15 01:29:15.951264
- Title: Quantum Telecloning on NISQ Computers
- Title（参考訳）: NISQコンピュータにおける量子テレクロニング
- Authors: Elijah Pelofske, Andreas B\"artschi, Bryan Garcia, Boris Kiefer,
Stephan Eidenbenz
- Abstract要約: 量子テレポーテーション(Quantum Telecloning)は、量子テレポーテーションと量子クローニングを組み合わせたプロトコルである。
NISQデバイスは、ほぼ最適量子テレクロニング忠実性を達成することができる。
- 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: Due to the no-cloning theorem, generating perfect quantum clones of an
arbitrary unknown quantum state is not possible, however approximate quantum
clones can be constructed. Quantum telecloning is a protocol that originates
from a combination of quantum teleportation and quantum cloning. Here we
present $1 \rightarrow 2$ and $1 \rightarrow 3$ quantum telecloning circuits,
with and without ancilla, that are theoretically optimal (meaning the clones
have the highest fidelity allowed by quantum mechanics), universal (meaning the
clone fidelity is independent of the state being cloned), and symmetric
(meaning the clones all have the same fidelity). We implement these circuits on
gate model IBMQ and Quantinuum NISQ hardware and quantify the clone fidelities
using parallel single qubit state tomography. Quantum telecloning using
mid-circuit measurement with classical feed-forward control (i.e. real time if
statements) is demonstrated on the Quantinuum H1-2 device. Two alternative
implementations of quantum telecloning, deferred measurement and post
selection, are demonstrated on ibmq\_montreal, where mid-circuit measurements
with real time if statements are not available. Our results show that NISQ
devices can achieve near-optimal quantum telecloning fidelity; for example the
Quantinuum H1-2 device running the telecloning circuits without ancilla
achieved a mean clone fidelity of $0.824$ with standard deviation of $0.024$
for two clone circuits and $0.765$ with standard deviation of $0.022$ for three
clone circuits. The theoretical fidelity limits are $0.8\overline{3}$ for two
clones and $0.\overline{7}$ for three clones. This demonstrates the viability
of performing experimental analysis of quantum information networks and quantum
cryptography protocols on NISQ computers.
- Abstract（参考訳）: 閉包定理により、任意の未知の量子状態の完全量子クローンを生成することはできないが、近似量子クローンを構築することができる。
量子テレポーテーション(Quantum Telecloning)は、量子テレポーテーションと量子クローニングを組み合わせたプロトコルである。
ここで、1 \rightarrow 2$ と 1 \rightarrow 3$ の量子テレクロニング回路は、理論的に最適(クローンが量子力学で許容される最も高い忠実度を持つことを意味する)、ユニバーサル(クローン忠実度がクローンされる状態とは独立であることを意味する)、対称(全てのクローンが同じ忠実度を持つことを意味する)である。
我々はこれらの回路をゲートモデル IBMQ と Quantinuum NISQ ハードウェア上に実装し、並列単一量子ビット状態トモグラフィーを用いてクローン忠実度を定量化する。
古典的フィードフォワード制御(すなわち、リアルタイムif文)を用いた中回路計測を用いた量子テレクロッシングを量子化h1-2デバイスで実証した。
ibmq\_montrealでは、量子テレクロッシングの代替実装として遅延測定とポストセレクションが示されており、ここでは、文が使用できない場合、中回路計測がリアルタイムに行われる。
例えば、antinuum h1-2 デバイスは、ancilla なしでテレクロニング回路を実行すると、平均クローン忠実度が0.824$、2つのクローン回路で0.024$、2つのクローン回路で0.024$、標準偏差で0.765$、3つのクローン回路で0.022$となる。
2つのクローンに対して$0.8\overline{3}$、3つのクローンに対して$0.\overline{7}$である。
これは、nisqコンピュータ上で量子情報ネットワークと量子暗号プロトコルを実験的に解析する可能性を示す。
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