論文の概要: Fault-tolerant one-way noiseless amplification for microwave bosonic
quantum information processing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04707v1
- Date: Thu, 7 Dec 2023 21:34:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-11 16:58:07.570178
- Title: Fault-tolerant one-way noiseless amplification for microwave bosonic
quantum information processing
- Title（参考訳）: マイクロ波ボソニック量子情報処理におけるフォールトトレラント・ワンウェイノイズレス増幅
- Authors: Hany Khalifa, Riku J\"antti, Gheorghe Sorin Paraoanu
- Abstract要約: 振幅減衰チャネル(ADC)を受ける飛行光子による損失を回避するのに適したマイクロ波ノイズレス線形増幅器(NLA)
本稿では、振幅減衰流路(ADC)を通した飛行光子による損失を回避するのに適したマイクロ波ノイズレス線形増幅器(NLA)を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5524804393257919
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microwave quantum information networks require reliable transmission of
single photon propagating modes over lossy channels. In this article we propose
a microwave noise-less linear amplifier (NLA) suitable to circumvent the losses
incurred by a flying photon undergoing an amplitude damping channel (ADC). The
proposed model is constructed by engineering a simple one-dimensional four node
cluster state. Contrary to conventional NLAs based on quantum scissors (QS),
single photon amplification is realized without the need for photon number
resolving detectors (PNRDs). Entanglement between nodes comprising the device's
cluster is achieved by means of a controlled phase gate (CPHASE). Furthermore,
photon measurements are implemented by quantum non demolition detectors (QNDs),
which are currently available as a part of circuit quantum electrodynamics
(cQED) toolbox. We analyze the performance of our device practically by
considering detection inefficiency and dark count probability. We further
examine the potential usage of our device in low power quantum sensing
applications and remote secret key generation (SKG). Specifically, we
demonstrate the device's ability to prepare loss-free resources offline, and
its capacity to overcome the repeater-less bound of SKG. We compare the
performance of our device against a QS-NLA for the aforementioned applications,
and highlight explicitly the operating conditions under which our device can
outperform a QS-NLA. The proposed device is also suitable for applications in
the optical domain.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波量子情報ネットワークは、損失チャネル上の単一光子伝播モードの信頼できる伝送を必要とする。
本稿では、振幅減衰チャネル(ADC)を通した飛行光子による損失を回避するのに適したマイクロ波ノイズレス線形増幅器(NLA)を提案する。
提案モデルは,単純な1次元4ノードクラスタ状態を用いて構成する。
量子ハサミ(QS)に基づく従来のNLAとは対照的に、単一光子増幅は光子数分解検出器(PNRD)を必要としない。
デバイスのクラスタを構成するノード間の絡み合いは、制御相ゲート(CPHASE)により達成される。
さらに、光子測定は量子非分解検出器(QND)によって実装され、現在は回路量子電磁力学(cQED)ツールボックスの一部として利用可能である。
我々は,検出の非効率性と暗カウントの確率を考慮し,装置の性能を実際に分析する。
さらに、低消費電力量子センシングアプリケーションやリモートシークレットキー生成(SKG)におけるデバイスの可能性について検討する。
具体的には、損失のないリソースをオフラインで作成するデバイスの能力と、SKGのリピータレスバウンダリを克服する能力を示す。
上述のアプリケーションに対するQS-NLAの性能を比較し、このデバイスがQS-NLAを上回る動作条件を明確に示す。
提案装置は光学領域への応用にも適している。
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