論文の概要: Generation of three-dimensional cluster entangled state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05437v1
- Date: Mon, 11 Sep 2023 13:20:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-12 12:36:00.265143
- Title: Generation of three-dimensional cluster entangled state
- Title(参考訳): 3次元クラスター絡み合い状態の生成
- Authors: Chan Roh, Geunhee Gwak, Young-Do Yoon and Young-Sik Ra
- Abstract要約: 連続可変光プラットフォームにおける3次元クラスタ状態を実験的に生成する。
1D, 2D, 3Dの連接性を持つクラスター状態を生成することによって, 本手法の汎用性を示す。
我々の研究は、フォールトトレラントで普遍的な測定に基づく量子コンピューティングへの道を開いた。
- 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: Measurement-based quantum computing is a promising paradigm of quantum
computation, where universal computing is achieved through a sequence of local
measurements. The backbone of this approach is the preparation of multipartite
entanglement, known as cluster states. While a cluster state with
two-dimensional (2D) connectivity is required for universality, a
three-dimensional (3D) cluster state is necessary for additionally achieving
fault tolerance. However, the challenge of making 3D connectivity has limited
cluster state generation up to 2D. Here we experimentally generate a 3D cluster
state in the continuous-variable optical platform. To realize 3D connectivity,
we harness a crucial advantage of time-frequency modes of ultrafast quantum
light: an arbitrary complex mode basis can be accessed directly, enabling
connectivity as desired. We demonstrate the versatility of our method by
generating cluster states with 1D, 2D, and 3D connectivities. For their
complete characterization, we develop a quantum state tomography method for
multimode Gaussian states. Moreover, we verify the cluster state generation by
nullifier measurements, as well as full inseparability and steering tests.
Finally, we highlight the usefulness of 3D cluster state by demonstrating
quantum error detection in topological quantum computation. Our work paves the
way toward fault-tolerant and universal measurement-based quantum computing.
- Abstract(参考訳): 測定ベースの量子コンピューティングは量子計算の有望なパラダイムであり、普遍的な計算は局所的な測定によって達成される。
このアプローチのバックボーンは、クラスタ状態として知られるマルチパーティの絡み合いの準備である。
普遍性には2次元(2D)接続のクラスタ状態が必要であるが、フォールトトレランスをさらに達成するには3次元(3D)クラスタ状態が必要である。
しかし、3D接続の課題は、クラスタ状態の生成を最大2Dに制限することにある。
ここでは,連続変動型光プラットフォームにおいて3次元クラスター状態を生成する。
3次元コネクティビティを実現するために、超高速量子光の時間周波数モードの重要な利点を利用する:任意の複雑なモードベースを直接アクセスでき、必要に応じてコネクティビティを実現する。
1D, 2D, 3Dの連接性を持つクラスター状態を生成することによって, 本手法の汎用性を示す。
そこで本研究では,マルチモードガウス状態に対する量子状態トモグラフィー法を開発した。
さらに,完全な分離性とステアリングテストに加えて,無効化測定によるクラスタ状態生成の検証も行う。
最後に、トポロジカル量子計算における量子エラー検出の実証による3次元クラスタ状態の有用性を強調した。
我々の研究は、フォールトトレラントで普遍的な測定に基づく量子コンピューティングへの道を開いた。
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