論文の概要: Deterministic entangling gates with nonlinear quantum photonic interferometers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05072v1
• Date: Thu, 8 Jun 2023 09:43:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-09 15:06:45.387382
• Title: Deterministic entangling gates with nonlinear quantum photonic interferometers
• Title（参考訳）: 非線形量子フォトニック干渉計を用いた決定論的エンタングリングゲート
• Authors: Francesco Scala and Davide Nigro and Dario Gerace
• Abstract要約: 本稿では、弱非線形フォトニックデバイスを利用して量子ゲートを決定論的に絡み合わせる手法を提案する。 単一および2量子ゲートの普遍的な集合は、少ない光学干渉素子の適切な結合によって設計できることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum computing paradigm in photonics currently relies on the multi-port interference in linear optical devices, which is intrinsically based on probabilistic measurements outcome and thus non-deterministic. Devising a fully deterministic, universal, and practically achievable quantum computing platform based on integrated photonic circuits is still an open challenge. Here we propose to exploit weakly nonlinear photonic devices to implement deterministic entangling quantum gates, following the definition of dual rail photonic qubits. It is shown that a universal set of single- and two-qubit gates can be designed by a suitable concatenation of few optical interferometric elements, with optimal fidelities arbitrarily close to 100% theoretically demonstrated through a bound constrained optimization algorithm. The actual realization would require the concatenation of a few tens of elementary operations, as well as on-chip optical nonlinearities that are compatible with some of the existing quantum photonic platforms, as it is finally discussed.
• Abstract（参考訳）: フォトニクスにおける量子コンピューティングのパラダイムは、線形光デバイスにおけるマルチポート干渉に依存しており、本質的には確率的測定結果に基づいており、したがって非決定論的である。 完全に決定論的で普遍的で、事実上実現可能な量子コンピューティングプラットフォームを開発することは、まだ未解決の課題である。 本稿では、弱非線形フォトニックデバイスを用いて、デュアルレールフォトニック量子ビットの定義に従い、決定論的量子ゲートを実装することを提案する。 単一および2ビットのゲートの普遍的な集合は、制約付き最適化アルゴリズムにより、任意に100%に近い最適忠実度を持つ光学干渉計要素の適切な結合によって設計できることが示されている。 実際の実現には、数万の基本的な操作と、既存の量子フォトニックプラットフォームのいくつかと互換性のあるオンチップの光学非線形性の結合が必要となる。

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