論文の概要: Distributed quantum computing with photons and atomic memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.02350v1
• Date: Tue, 5 Jul 2022 22:52:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-06 12:18:42.336325
• Title: Distributed quantum computing with photons and atomic memories
• Title（参考訳）: 光子と原子記憶を用いた分散量子コンピューティング
• Authors: Eun Oh, Xuanying Lai, Jianming Wen, Shengwang Du
• Abstract要約: 本稿では,光子と原子アンサンブルに基づく量子メモリに基づく汎用分散量子コンピューティング手法を提案する。 確立されたフォトニックの利点を生かして、フォトニックの量子ビットを量子メモリ状態に変換することにより、2量子非線形相互作用を仲介する。 この結果から、光子-原子ネットワークハイブリッドアプローチは、普遍量子コンピューティングの代替ソリューションとなる可能性が示唆された。
• 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: The promise of universal quantum computing requires scalable single- and inter-qubit control interactions. Currently, three of the leading candidate platforms for quantum computing are based on superconducting circuits, trapped ions, and neutral atom arrays. However, these systems have strong interaction with environmental and control noises that introduce decoherence of qubit states and gate operations. Alternatively, photons are well decoupled from the environment, and have advantages of speed and timing for distributed quantum computing. Photonic systems have already demonstrated capability for solving specific intractable problems like Boson sampling, but face challenges for practically scalable universal quantum computing solutions because it is extremely difficult for a single photon to "talk" to another deterministically. Here, we propose a universal distributed quantum computing scheme based on photons and atomic-ensemble-based quantum memories. Taking the established photonic advantages, we mediate two-qubit nonlinear interaction by converting photonic qubits into quantum memory states and employing Rydberg blockade for controlled gate operation. We further demonstrate spatial and temporal scalability of this scheme. Our results show photon-atom network hybrid approach can be an alternative solution to universal quantum computing.
• Abstract（参考訳）: ユニバーサル量子コンピューティングの約束は、スケーラブルな単一および量子ビット間制御インタラクションを必要とする。 現在、量子コンピューティングの候補となる3つのプラットフォームは超伝導回路、閉じ込められたイオン、中性原子配列に基づいている。 しかし,これらのシステムは環境騒音や制御騒音と強く相互作用し,量子状態やゲート操作のデコヒーレンスをもたらす。 あるいは、光子は環境からよく分離されており、分散量子コンピューティングの速度とタイミングの利点がある。 フォトニック系はすでにボソンサンプリングのような難解な問題を解く能力を示しているが、単一の光子を別の決定論的に「話す」ことは極めて困難であるため、実際にスケーラブルな普遍量子コンピューティングソリューションの課題に直面している。 本稿では,光子と原子感覚に基づく量子記憶に基づく汎用分散量子計算方式を提案する。 確立されたフォトニックの利点を活かし、フォトニック量子ビットを量子メモリ状態に変換し、制御ゲート操作にrydbergブロックを用いる2量子ビット非線形相互作用を媒介する。 我々はさらに,このスキームの空間的および時間的拡張性を示す。 この結果から、光子-原子ネットワークハイブリッドアプローチは、普遍量子コンピューティングの代替ソリューションとなる可能性が示唆された。

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