論文の概要: Parallelizable Synthesis of Arbitrary Single-Qubit Gates with Linear
Optics and Time-Frequency Encoding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.11830v1
- Date: Fri, 21 Oct 2022 09:09:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 19:46:45.715408
- Title: Parallelizable Synthesis of Arbitrary Single-Qubit Gates with Linear
Optics and Time-Frequency Encoding
- Title（参考訳）: 線形光学と時間周波数符号化を用いた任意単一量子ゲートの並列合成
- Authors: Antoine Henry, Ravi Raghunathan, Guillaume Ricard, Baptiste Lefaucher,
Filippo Miatto, Nadia Belabas, Isabelle Zaquine and Romain All\'eaume
- Abstract要約: 本稿では,高い成功確率とゲート忠実度を有する単一量子ユニタリの正確な合成法を提案する。
提案手法は、スペクトル線形光学量子計算(S-LOQC)プラットフォームで実験的に実装可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose novel methods for the exact synthesis of single-qubit unitaries
with high success probability and gate fidelity, considering both time-bin and
frequency-bin encodings. The proposed schemes are experimentally implementable
with a spectral linear-optical quantum computation (S- LOQC) platform, composed
of electro-optic phase modulators and phase-only programmable filters (pulse
shapers). We assess the performances in terms of fidelity and probability of
the two simplest 3-components configurations for arbitrary gate generation in
both encodings and give an exact analytical solution for the synthesis of an
arbitrary single-qubit unitary in the time-bin encoding, using a single-tone
Radio Frequency (RF) driving of the EOMs. We further investigate the
parallelization of arbitrary single-qubit gates over multiple qubits with a
compact experimental setup, both for spectral and temporal encodings. We
systematically evaluate and discuss the impact of the RF bandwidth - that
conditions the number of tones driving the modulators - and of the choice of
encoding for different targeted gates. We moreover quantify the number of high
fidelity Hadamard gates that can be synthesized in parallel, with minimal and
increasing resources in terms of driving RF tones in a realistic system. Our
analysis positions spectral S-LOQC as a promising platform to conduct massively
parallel single qubit operations, with potential applications to quantum
metrology and quantum tomography.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,時間ビンと周波数ビンの両方の符号化を考慮した単一量子ユニタリの正確な合成法を提案する。
提案手法は、電気光学位相変調器と位相のみプログラム可能なフィルタ(パルス整形器)からなるスペクトル線形光学量子計算(S-LOQC)プラットフォームで実験的に実装可能である。
両符号化において、任意のゲート生成のための2つの最も単純な3成分構成の忠実度と確率を考慮し、EOMの単一音波周波数(RF)駆動を用いて、時間ビン符号化において任意の単一ビットユニタリを合成するための正確な解析解を与える。
さらに、スペクトル符号化と時間符号化の両面において、コンパクトな実験装置による任意の単一量子ビットゲートの並列化について検討する。
我々は,変調器を駆動するトーン数を条件とするrf帯域幅の影響と,異なるターゲットゲートに対するエンコーディングの選択を体系的に評価し,議論する。
さらに,高忠実度アダマールゲートを並列に合成できる数を定量化し,現実的なシステムでrf音を駆動する資源を最小化・増加させる。
解析では、スペクトルs-loqcを超並列単一量子ビット演算を行う有望なプラットフォームと位置づけ、量子計測や量子トモグラフィへの応用の可能性を示した。
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