論文の概要: Universal multi-mode linear optical quantum operation in the time domain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.15931v1
• Date: Fri, 28 Oct 2022 06:24:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 05:35:55.749967
• Title: Universal multi-mode linear optical quantum operation in the time domain
• Title（参考訳）: 時間領域における普遍多モード線形光量子演算
• Authors: Kazuma Yonezu (1), Yutaro Enomoto (1), Takato Yoshida (1), Shuntaro Takeda (1) ((1) Department of Applied Physics, School of Engineering, The University of Tokyo)
• Abstract要約: 普遍多モード線形光学演算は、量子ビットと連続変数の両方に対してほぼ全ての光量子情報プロトコル(QIP)に必須である。 ここでは、時間領域において、普遍的な3モード線形光学演算をプログラム的に実行できるスケーラブルなデュアルループ光回路を実現する。 我々の研究は、量子優位性を示す大規模QIPへの道を開いた。
• 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: Universal multi-mode linear optical operations are essential for almost all optical quantum information protocols (QIPs) for both qubits and continuous variables. Thus far, large-scale implementation of such operations has been pursued mainly by developing photonic chips that contain large interferometers for path-encoded optical modes. However, such encoding requires larger circuits for larger-scale operations, possibly limiting scalability. Here, we realize a scalable dual-loop optical circuit that can programmably perform universal three-mode linear optical operations in the time domain. The programmability, validity, and quantum feature of our circuit are demonstrated by performing nine different three-mode operations on squeezed-state pulses, fully characterizing their output states via homodyne detection, and confirming their entanglement. Our circuit can be straightforwardly scaled up by making the outer loop longer and also extended to universal quantum computers by incorporating measurement and feedforward systems. Thus, our work paves the way to large-scale QIPs which exhibit quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 普遍的マルチモード線形光学演算は、量子ビットと連続変数の両方の光学量子情報プロトコル(qips)において必須である。 これまでのところ、パスエンコードされた光学モードのための大型干渉計を含むフォトニックチップの開発を中心に大規模実装が進められている。 しかし、そのような符号化にはより大きな回路が必要であり、スケーラビリティが制限される可能性がある。 本稿では,時間領域で普遍的な3モード線形光学演算をプログラム可能なスケーラブルなデュアルループ光回路を実現する。 本回路のプログラム可能性,有効性,量子特性は,圧縮状態パルス上で9つの異なる3モード演算を行い,ホモダイン検出により出力状態を完全に特徴付けし,絡み合いを確認することで示される。 我々の回路は、外ループを長くすることで簡単にスケールアップでき、また測定系とフィードフォワード系を組み込むことで、普遍的な量子コンピュータにも拡張できる。 このように、我々の研究は量子優位性を示す大規模QIPへの道を開いた。

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