論文の概要: Programmable photonic time circuits for highly scalable universal unitaries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.17632v1
• Date: Sun, 28 May 2023 04:56:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-30 17:47:32.340016
• Title: Programmable photonic time circuits for highly scalable universal unitaries
• Title（参考訳）: 高スケーラブルユニバーサルユニタリのためのプログラム可能なフォトニック時間回路
• Authors: Xianji Piao, Sunkyu Yu, and Namkyoo Park
• Abstract要約: 本稿では,時間サイクルに基づく計算を応用した,プログラマブルフォトニック時間回路の概念を提案する。 我々はSU(2)時間ゲートの系統的集合を用いて高忠実度で普遍的なU(N)演算を実演する。 これにより、産業レベルのPPC実装を大規模に統合する道が開ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Programmable photonic circuits (PPCs) have garnered substantial interest in achieving deep learning accelerations and universal quantum computations. Although photonic computation using PPCs offers critical advantages, including ultrafast operation, energy-efficient matrix calculation and room-temperature quantum states, its poor scalability impedes the integration required for industrial applications. This challenge arises from the temporally one-shot operation using propagating light in conventional PPCs, which leads to the light-speed increase of device footprints. Here we propose a concept of programmable photonic time circuits, which employ time-cycle-based computations analogous to the gate cycling in the von Neumann architecture and quantum computation. As a building block, we develop a reconfigurable SU(2) time gate composed of two resonators, which have tunable resonances and are coupled through time-coded dual-channel gauge fields. We demonstrate universal U(N) operations with high fidelity using the systematic assembly of the SU(2) time gates, achieving improved scalability from O(N^2) to O(N) in both the footprint and gate number. This result opens a pathway to industrial-level PPC implementation in very large-scale integration.
• Abstract（参考訳）: プログラマブルフォトニック回路 (Programmable Photonic circuits, PPC) は、ディープラーニング加速と普遍量子計算の実現に多大な関心を集めている。 PPCを用いたフォトニック計算は、超高速な演算、エネルギー効率のマトリックス計算、室温量子状態などの重要な利点があるが、そのスケーラビリティの低さは産業アプリケーションに必要な統合を妨げている。 この課題は、従来のPPCにおける伝搬光を用いた一時的ワンショット操作から生じ、デバイスフットプリントの光速増加につながる。 本稿では,フォン・ノイマンアーキテクチャと量子計算におけるゲートサイクリングに類似した時間サイクル計算を用いた,プログラマブルフォトニック時間回路の概念を提案する。 ビルディングブロックとして、波長可変共振を持つ2つの共振器からなる再構成可能なsu(2)タイムゲートを開発し、時間符号化されたデュアルチャネルゲージフィールドを介して結合する。 我々はSU(2)時間ゲートの系統的な組立を用いて高忠実度なU(N)演算を実証し、フットプリントとゲート数の両方においてO(N^2)からO(N)へのスケーラビリティの向上を実現した。 これにより、産業レベルのPPC実装を大規模に統合する道が開ける。

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