論文の概要: Programmable photonic time circuits for highly scalable universal
unitaries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.17632v2
- Date: Wed, 7 Jun 2023 00:43:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-08 18:15:13.422609
- 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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