論文の概要: Universal Quantum Computation Using Atoms in Cross-Cavity Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14881v1
- Date: Mon, 28 Aug 2023 20:09:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-30 16:47:22.617828
- Title: Universal Quantum Computation Using Atoms in Cross-Cavity Systems
- Title（参考訳）: クロスキャビティシステムにおける原子を用いた普遍量子計算
- Authors: Luiz Otavio Ribeiro Solak, Daniel Zini Rossatto, Celso Jorge
Villas-Boas
- Abstract要約: 本稿では,CNOT (Universal two-) と 3-qubit (quantum Fredkin) の両ゲートの1段階実装を,Lambda$-type 3-level atom に結合したクロスキャビティ構成で検討する。
高協力性体制の中で、このシステムは入力光パルスの2モードの単一光子の明るい暗黒状態を含む原子状態依存の量子干渉を示す。
- 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: Quantum gates are the building blocks of quantum circuits, which in turn are
the cornerstones of quantum information processing. In this work we
theoretically investigate a single-step implementation of both a universal two-
(CNOT) and three-qubit (quantum Fredkin) gates in a cross-cavity setup coupled
to a $\Lambda$-type three-level atom. Within a high-cooperativity regime, the
system exhibits an atomic-state-dependent quantum interference involving the
two-mode single-photon bright and dark states of the input light pulses. This
allows for the controlled manipulation of light states by the atom and vice
versa. Our results indicate these quantum gates can be implemented with high
probability of success using the state-of-the-art parameters, either for the
weak- or strong-coupling regime, where the quantum interference is due to an
electromagnetically-induced-transparency-like phenomenon and the Autler-Townes
splitting, respectively. This work not only paves the way for implementing
quantum gates in a single step using simple resources, thus avoiding the need
to chain basic gates together in a circuit, but it also endorses the potential
of cross-cavity systems for realizing universal quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 量子ゲートは量子回路の構成要素であり、量子情報処理の基盤となっている。
本研究では,CNOT (Universal two) と 3-qubit (quantum Fredkin) の両ゲートの1段階実装を,$\Lambda$-type 3-level atom に結合したクロスキャビティ構成で理論的に検討する。
高共役性では、システムは入力光パルスの2モードの単光子明るく暗い状態を含む原子状態依存の量子干渉を示す。
これにより、原子による光状態の制御操作が可能となり、逆もまた可能となる。
その結果, 量子干渉が電磁誘起透過現象とオートラータウンスプリットに起因する弱結合状態と強結合状態のいずれにおいても, 量子ゲートは最先端のパラメータを用いて高い成功確率で実装できることがわかった。
この作業は、単純なリソースを使って単一のステップで量子ゲートを実装する方法を広げるだけでなく、回路で基本的なゲートを繋ぐ必要性を回避し、普遍的な量子計算を実現するためのクロスキャビティシステムの可能性も支持する。
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