論文の概要: Creation of Optical Cat and GKP States Using Shaped Free Electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.08828v1
- Date: Fri, 17 Jun 2022 15:21:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 02:00:43.507237
- Title: Creation of Optical Cat and GKP States Using Shaped Free Electrons
- Title（参考訳）: 形状自由電子を用いた光猫とGKP状態の創製
- Authors: Raphael Dahan, Gefen Baranes, Alexey Gorlach, Ron Ruimy, Nicholas
Rivera, and Ido Kaminer
- Abstract要約: Cat状態とGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)状態は、量子計算と連続変数との通信において重要な役割を果たす。
ここでは、自由電子と光との強い相互作用を光猫とGKP状態の源として用いることを提案する。
- 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: Cat states and Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states play a key role in
quantum computation and communication with continuous variables. The creation
of such states relies on strong nonlinear light-matter interactions, which are
widely available in microwave frequencies as in circuit quantum electrodynamics
platforms. However, strong nonlinearities are hard to come by in optical
frequencies, severely limiting the use of continuous variable quantum
information in the optical range. Here we propose using the strong interactions
of free electrons with light as a source for optical cat and GKP states. The
strong interactions can be realized by phase-matching of free electrons with
photonic structures such as optical waveguides and photonic crystals. Our
approach enables the generation of optical GKP states with above 10 dB
squeezing and fidelities above 90% at post-selection probability of 10%, even
reaching >30% using an initially squeezed vacuum state. Furthermore, the
free-electron interaction allows for conditional rotations on the photonic
state, enabling to entangle a pair of GKP states into a GKP Bell state. Since
electrons can interact resonantly with light across the electromagnetic
spectrum, our approach may be used for the generation of cat and GKP states
over the entire electromagnetic spectrum, from radio-waves to X-rays.
- Abstract（参考訳）: Cat状態とGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)状態は、量子計算と連続変数との通信において重要な役割を果たす。
このような状態の生成は強い非線形光-物質相互作用に依存しており、回路量子力学プラットフォームのようにマイクロ波周波数で広く利用することができる。
しかし、強い非線形性は光周波数では得られず、光範囲における連続的な可変量子情報の使用を著しく制限している。
ここでは、自由電子と光との強い相互作用を光猫とGKP状態の源として用いることを提案する。
強い相互作用は、光導波路やフォトニック結晶のようなフォトニック構造を持つ自由電子の位相マッチングによって実現できる。
提案手法は,10dB以上の光GKP状態と90%以上の忠実度を選択後確率10%以上で生成し,初期圧縮真空状態を用いて30%以上に達することを可能にした。
さらに、自由電子相互作用はフォトニック状態の条件付き回転を可能にし、一対のGKP状態をGKPベル状態に絡めることができる。
電子は電磁スペクトルの光と共鳴的に相互作用するので、我々のアプローチは電波からX線まで、電磁スペクトル全体の猫とGKP状態の生成に利用できる。
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