論文の概要: Experimental quantum state transfer of an arbitrary single-qubit state
on a cycle with four vertices using a coined quantum random walk
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.02106v1
- Date: Wed, 3 May 2023 13:29:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-04 14:45:19.783010
- Title: Experimental quantum state transfer of an arbitrary single-qubit state
on a cycle with four vertices using a coined quantum random walk
- Title（参考訳）: 量子ランダムウォークを用いた四頂点周期における任意の単一量子状態の量子状態移動の実験的研究
- Authors: Gayatri Singh and Kavita Dorai and Arvind
- Abstract要約: 2段階の離散時間量子ランダムウォークによる未知の単一量子状態のAliceからBobへの遷移を実験的に実証した。
我々は、量子ウォークが4つの量子ビットの真の四分割状態を生成することを証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.291616110077346
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We experimentally demonstrate the transfer of an unknown single-qubit state
from Alice to Bob via a two-step discrete-time quantum random walk on a cycle
with four vertices on a four-qubit nuclear magnetic resonance quantum
processor. The qubits with Alice and Bob are used as coin qubits and the walk
is carried out on in a two-qubit `Gaming Arena'. In this scheme, the required
entangled state is generated naturally via conditional shift operators during
the quantum walk, instead of being prepared in advance. We implement controlled
operators at Bob's end, which are controlled by Alice's coin qubit and arena
qubits, in order to reconstruct Alice's randomly generated state at Bob's end.
To characterize the state transfer process, we perform quantum process
tomography by repeating the experiment for a set of input states $\{ \vert
0\rangle, \vert 1\rangle, \vert +\rangle, \vert -\rangle \}$. Using an
entanglement witness, we certify that the quantum walk generates a genuine
quadripartite entangled state of all four qubits. To evaluate the efficacy of
the transfer scheme, We use quantum state tomography to reconstruct the
transferred state by calculating the projection of the experimentally
reconstructed four-qubit density matrix onto three-qubit basis states. Our
results demonstrate that the quantum circuit is able to perform quantum state
transfer via the two-step quantum random walk with high fidelity.
- Abstract（参考訳）: 4量子ビット核磁気共鳴量子プロセッサ上の4つの頂点を持つサイクル上の2段階の離散時間量子ランダムウォークによって、aliceからbobへの未知の単一量子ビット状態の転送を実験的に実証する。
アリスとボブのキュービットはコインキュービットとして使用され、ウォークは2キュービットの 'gaming arena' で実行される。
このスキームでは、必要な絡み合い状態は、事前に準備するのではなく、量子ウォーク中に条件シフト演算子を介して自然に生成される。
我々は,alice のコイン qubit と arena qubits によって制御されるbob's end で制御演算子を実装し,alice のランダム生成状態をbob's end で再構成する。
状態伝達過程を特徴づけるために、入力状態の集合である$\{ \vert 0\rangle, \vert 1\rangle, \vert +\rangle, \vert -\rangle \}$の実験を繰り返して量子プロセストモグラフィーを行う。
エンタングルメント証人を用いて、量子ウォークが4つの量子ビットの完全な四角い状態を生成することを証明した。
転送方式の有効性を評価するため, 量子状態トモグラフィーを用いて, 実験的に再構成された4量子密度行列の3量子基底状態への投影を計算することにより, 転送状態の再構成を行う。
その結果、量子回路は2段階の量子ランダムウォークによって高い忠実度で量子状態伝達を行うことができることを示した。
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