論文の概要: Reconfigurable quantum photonic circuits based on quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.10521v1
- Date: Sat, 16 Dec 2023 18:53:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-19 16:06:09.298071
- Title: Reconfigurable quantum photonic circuits based on quantum dots
- Title（参考訳）: 量子ドットに基づく再構成可能な量子フォトニック回路
- Authors: Adam McCaw, Jacob Ewaniuk, Bhavin J. Shastri, Nir Rotenberg
- Abstract要約: 量子フォトニック回路において、量子ドットを再構成可能な位相シフト器として使用できることを示す。
これらの知見は、低温で互換性があり、高速で、低損失で再構成可能な量子フォトニック回路への道を開いた。
- 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 photonic integrated circuits, composed of linear-optical elements,
offer an efficient way for encoding and processing quantum information on-chip.
At their core, these circuits rely on reconfigurable phase shifters, typically
constructed from classical components such as thermo- or electro-optical
materials, while quantum solid-state emitters such as quantum dots are limited
to acting as single-photon sources. Here, we demonstrate the potential of
quantum dots as reconfigurable phase shifters. We use numerical models based on
established literature parameters to show that circuits utilizing these
emitters enable high-fidelity operation and are scalable. Despite the inherent
imperfections associated with quantum dots, such as imperfect coupling,
dephasing, or spectral diffusion, our optimization shows that these do not
significantly impact the unitary infidelity. Specifically, they do not increase
the infidelity by more than 0.001 in circuits with up to 10 modes, compared to
those affected only by standard nanophotonic losses and routing errors. For
example, we achieve fidelities of 0.9998 in quantum-dot-based circuits enacting
controlled-phase and -not gates without any redundancies. These findings
demonstrate the feasibility of quantum emitter-driven quantum information
processing and pave the way for cryogenically-compatible, fast, and low-loss
reconfigurable quantum photonic circuits.
- Abstract（参考訳）: 線形光学素子からなる量子フォトニック集積回路は、チップ上で量子情報を符号化および処理する効率的な方法を提供する。
これらの回路は、熱光学材料や電気光学材料のような古典的な構成要素で構成される再構成可能な位相シフト器に依存し、量子ドットのような量子固体発光器は単一光子源として作用する。
ここでは、再構成可能な位相シフト器として量子ドットの可能性を示す。
確立された文献パラメータに基づく数値モデルを用いて,これらのエミッタを用いた回路が高忠実度動作を可能にし,スケーラブルであることを示す。
不完全結合、強調、スペクトル拡散といった量子ドットに固有の不完全性にもかかわらず、この最適化はユニタリ不忠実性に大きな影響を与えないことを示している。
具体的には、通常のナノフォトニック損失やルーティングエラーにのみ影響を受けるものに比べて、最大10モードの回路では0.001以上の不忠実さは増加しない。
例えば、制御相と-notゲートを冗長性のない量子ドットベースの回路において、0.9998の忠実性を達成する。
これらの結果は量子エミッタ駆動量子情報処理の実現可能性を示し、極低温互換、高速、低損失再構成可能な量子フォトニック回路への道を開く。
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