論文の概要: Scalable and Programmable Phononic Network with Trapped Ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.06115v1
- Date: Wed, 13 Jul 2022 10:42:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-05 06:59:38.447661
- Title: Scalable and Programmable Phononic Network with Trapped Ions
- Title（参考訳）: トラップイオンを用いたスケーラブルでプログラム可能なフォノンネットワーク
- Authors: Wentao Chen, Yao Lu, Shuaining Zhang, Kuan Zhang, Guanhao Huang, Mu
Qiao, Xiaolu Su, Jialiang Zhang, Jingning Zhang, Leonardo Banchi, M.S. Kim,
and Kihwan Kim
- Abstract要約: 吸収されたイオンの振動モードの量子化された励起であるフォノンは、ボソニックネットワークを実現するための有望な候補である。
実験では,任意の音素状態が決定的に準備され,検出される最小の音素ネットワークを実験的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.998020720332516
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Controllable bosonic systems can provide post-classical computational power
with sub-universal quantum computational capability. A network that consists of
a number of bosons evolving through beam-splitters and phase-shifters between
different modes, has been proposed and applied to demonstrate quantum
advantages. While the network has been implemented mostly in optical systems
with photons, recently alternative realizations have been explored, where major
limitations in photonic systems such as photon loss, and probabilistic
manipulation can be addressed. Phonons, the quantized excitations of
vibrational modes, of trapped ions can be a promising candidate to realize the
bosonic network. Here, we experimentally demonstrate a minimal-loss phononic
network that can be programmed and in which any phononic states are
deterministically prepared and detected. We realize the network with up to four
collective-vibrational modes, which can be straightforwardly extended to reveal
quantum advantage. We benchmark the performance of the network with an
exemplary algorithm of tomography for arbitrary multi-mode states with a fixed
total phonon number. We obtain reconstruction fidelities of 94.5 $\pm$ 1.95 %
and 93.4 $\pm$ 3.15 % for single-phonon and two-phonon states, respectively.
Our experiment demonstrates a clear and novel pathway to scale up a phononic
network for various quantum information processing beyond the limitations of
classical and other quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 制御可能なボソニックシステムは、サブユニバーサル量子計算能力を備えたポスト古典的な計算能力を提供できる。
ビームスプリッターと異なるモード間の位相シフト器を通じて進化する多数のボソンからなるネットワークが提案され、量子的優位性を示すために応用されている。
ネットワークは主に光子を持つ光学系で実装されているが、近年は光子損失や確率的操作といったフォトニックシステムの大きな制限に対処できる代替実現が検討されている。
閉じ込められたイオンの振動モードの量子化励起であるフォノンは、ボソニックネットワークを実現する有望な候補である。
本稿では,任意の音素状態が決定的に準備され,検出される最小の音素ネットワークを実験的に実証する。
最大4つの集合振動モードを持つネットワークを実現し、量子的優位性を明らかにするために簡単に拡張できる。
固定された全フォノン数を持つ任意のマルチモード状態に対するトモグラフィーの模範アルゴリズムを用いて,ネットワークの性能をベンチマークする。
94.5 $\pm$ 1.95 % と 93.4 $\pm$ 3.15 % の復元係数をそれぞれ取得した。
我々の実験は、古典的および他の量子システムの限界を超えて、様々な量子情報処理のための音素ネットワークをスケールアップするための明確で斬新な経路を示す。
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