論文の概要: Multipartite High-dimensional Quantum State Engineering via Discrete
Time Quantum Walk
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12164v1
- Date: Fri, 23 Dec 2022 06:06:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 05:09:58.050848
- Title: Multipartite High-dimensional Quantum State Engineering via Discrete
Time Quantum Walk
- Title（参考訳）: 離散時間量子ウォークによる多成分高次元量子状態工学
- Authors: Junhong Nie, Meng Li, Xiaoming Sun
- Abstract要約: 我々は、任意の量子状態の工学的タスクを$c$-partite $d$-dimensionalシステムで2つのスキームを与える。
一般化されたベル状態の具体的な例は、我々が提案した最初のスキームを実証するために与えられる。
また、これらのスキームが長距離量子通信のコスト削減にどのように使用できるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.875659216970327
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum state engineering, namely the generation and control of arbitrary
quantum states, is drawing more and more attention due to its wide applications
in quantum information and computation. However, there is no general method in
theory, and the existing schemes also depend heavily on the selected
experimental platform. In this manuscript, we give two schemes for the
engineering task of arbitrary quantum state in $c$-partite $d$-dimensional
system, both of which are based on discrete-time quantum walk with a
$2^c$-dimensional time- and position-dependent coin. The first procedure is a
$d$-step quantum walk where all the $d$ coins are non-identity, while the
second procedure is an $O(d)$-step quantum walk where only $O(\log d)$ coins
are non-identity. A concrete example of preparing generalized Bell states is
given to demonstrate the first scheme we proposed. We also show how these
schemes can be used to reduce the cost of long-distance quantum communication
when the particles involved in the system are far away from each other.
Furthermore, the first scheme can be applied to give an alternative approach to
the quantum state preparation problem which is one of the fundamental tasks of
quantum information processing. We design circuits for quantum state
preparation with the help of our quantum state engineering scheme that match
the best current result in both size and depth of the circuit asymptotically.
- Abstract（参考訳）: 量子状態工学、すなわち任意の量子状態の生成と制御は、量子情報や計算に広く応用されているため、ますます注目を集めている。
しかし、理論上の一般的な方法はなく、既存のスキームも選択した実験プラットフォームに大きく依存している。
この原稿では、任意の量子状態の工学的タスクのための2つのスキームを$c$-partite $d$-dimensional systemで与え、どちらも2^c$-dimensional time-および position-dependent coinによる離散時間量子ウォークに基づいている。
最初の手順は$d$-stepの量子ウォークで、$d$のコインは非identityで、2番目の手順は$o(d)$-stepの量子ウォークで、$o(\log d)$のコインは非identityである。
一般化されたベル状態の具体的な例は、我々が提案した最初のスキームを実証するために与えられる。
また, システム内の粒子が互いに遠く離れている場合, 長距離量子通信のコストを削減するために, これらのスキームをどのように利用するかを示す。
さらに、第1のスキームを適用して量子情報処理の基本課題の一つである量子状態準備問題に代替的なアプローチを与えることができる。
我々は,回路の大きさと深さを漸近的に一致させる量子状態工学的手法を用いて,量子状態準備のための回路を設計する。
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