論文の概要: Resource-efficient photonic quantum computation with high-dimensional cluster states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10464v2
• Date: Mon, 16 Sep 2024 09:19:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-18 03:47:44.929646
• Title: Resource-efficient photonic quantum computation with high-dimensional cluster states
• Title（参考訳）: 高次元クラスター状態を用いた資源効率フォトニック量子計算
• Authors: Ohad Lib, Yaron Bromberg,
• Abstract要約: スケーラビリティへの有望な経路は、フォトニック測定に基づく量子計算であり、大規模なクラスタ状態における単一量子ビットの測定は、フォールトトレラントな量子計算を可能にする。 我々は、高次元空間符号化により各光子上の複数の量子ビットを符号化し、100Hzの速度で9量子ビットを超えるクラスター状態を生成することで、この問題に対処する。 本研究は,高次元エンタングルメントを用いた資源効率測定に基づく量子計算の道を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers can revolutionize science and technology, but their realization remains challenging across all platforms. A promising route to scalability is photonic measurement-based quantum computation, where single-qubit measurements on large cluster states, together with feedforward, enable fault-tolerant quantum computation. However, generating large cluster states at high rates is notoriously difficult, as detection probabilities drop exponentially with the number of photons comprising the state. We tackle this challenge by encoding multiple qubits on each photon through high-dimensional spatial encoding, generating cluster states with over nine qubits at a rate of 100Hz. Additionally, we demonstrate that high-dimensional encoding substantially reduces the computation duration by enabling instantaneous feedforward between qubits encoded in the same photon. Our findings pave the way for resource-efficient measurement-based quantum computation using high-dimensional entanglement.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは科学とテクノロジーに革命をもたらすが、その実現はあらゆるプラットフォームで困難である。 スケーラビリティへの有望な経路はフォトニックな計測に基づく量子計算であり、大規模なクラスタ状態の単一量子ビット計測とフィードフォワードは、フォールトトレラントな量子計算を可能にする。 しかし、検出確率は、状態を構成する光子の数とともに指数関数的に低下するため、高い速度で大きなクラスター状態を生成することは、非常に難しい。 我々は、高次元空間符号化により各光子上の複数の量子ビットを符号化し、100Hzの速度で9量子ビットを超えるクラスター状態を生成することで、この問題に対処する。 さらに、高次元符号化は、同じ光子に符号化された量子ビット間の即時フィードフォワードを可能にすることにより、計算時間を大幅に短縮することを示した。 本研究は,高次元エンタングルメントを用いた資源効率測定に基づく量子計算の道を開くものである。

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