論文の概要: Shortcut to Multipartite Entanglement Generation: A Graph Approach to Boson Subtractions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.04042v4
• Date: Thu, 16 Nov 2023 12:55:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-17 23:16:27.604645
• Title: Shortcut to Multipartite Entanglement Generation: A Graph Approach to Boson Subtractions
• Title（参考訳）: 多部絡み合わせ生成へのショートカット:ボソン減算へのグラフアプローチ
• Authors: Seungbeom Chin and Yong-Su Kim and Marcin Karczewski
• Abstract要約: 絡み合いは量子情報科学の核心にある基本的な概念である。 本稿では,真の絡み合いを生成できるスキームを体系的に探索するグラフベースの手法を提案する。 本稿では,グラフ手法の実装を通じて限界を緩和する実践的戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5115559623386964
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Entanglement is a fundamental concept at the core of quantum information science, both in terms of its theoretical underpinnings and practical applications. A key priority in studying and utilizing entanglement is to find reliable procedures for the generation of entangled states. In this research, we propose a graph-based method for systematically searching for schemes that can produce genuine entanglement in arbitrary $N$-partite linear bosonic systems, without postselection. While the entanglement generation without postselection renders more tolerable schemes for quantum tasks, it is in general more challenging to find appropriate circuits for systems with a large number of parties. We present a practical strategy to mitigate the limitation through the implementation of our graph technique. Our physical setup is based on the sculpting protocol, which utilizes an $ N$ spatially overlapped subtractions of single bosons to convert Fock states of evenly distributed bosons into entanglement. We have identified general schemes for qubit N-partite GHZ and W states, which are significantly more efficient than previous schemes. In addition, our scheme for generating the superposition of $N=3$ GHZ and W entangled states illustrates that our approach can be extended to derive more generalized forms of entangled states. Furthermore, we have found an N-partite GHZ state generation scheme for qudits, which requires substantially fewer particles than previous proposals. These results demonstrate the power of our approach in discovering clear solutions for the generation of intricate entangled states. Our schemes can be directly realizable in many-boson systems. As a proof of concept, we propose a linear optical scheme for the generation of the Bell state by heralding detections.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子情報科学の核となる基本的な概念であり、その理論的基礎と実用的応用の両方の観点から考えられている。 絡み合いの研究および利用における重要な優先事項は、絡み合い状態の生成のための信頼性の高い手順を見つけることである。 本研究では,任意の$N$-partite線形ボソニックシステムにおいて,ポストセレクションなしで真の絡み合いを生成できるスキームを体系的に探索するグラフベースの手法を提案する。 ポストセレクションなしでの絡み合い生成は量子タスクに対してより許容可能なスキームを与えるが、一般に多数のパーティを持つシステムに対して適切な回路を見つけることは困難である。 本稿では,グラフ手法の実装を通じて限界を緩和する実践的戦略を提案する。 我々の物理的な構成は彫刻プロトコルに基づいており、これは1つのボソンの空間的に重なり合ったサブトラクションを1つのボソンのフォック状態に変換するものである。 キュービットN-パーティイトGHZおよびW状態の一般的なスキームを特定し、従来のスキームよりもはるかに効率的である。 さらに、$N=3$ GHZ と W の絡み合った状態の重ね合わせを生成するためのスキームは、より一般化された絡み合った状態の形式を導出するために我々のアプローチを拡張することができることを示している。 さらに,従来の提案よりもかなり少ない粒子を必要とするN-パーティイトGHZ状態生成方式が発見された。 これらの結果は、複雑な絡み合った状態を生成するための明確な解を見つけるためのアプローチの力を示している。 我々のスキームは、多くのボーソンシステムで直接実現可能である。 概念実証として,紋章検出によるベル状態生成のための線形光学スキームを提案する。

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