論文の概要: Resource-efficient and loss-aware photonic graph state preparation using
an array of quantum emitters, and application to all-photonic quantum
repeaters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.00731v1
- Date: Thu, 1 Feb 2024 16:29:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-02 14:38:04.587701
- Title: Resource-efficient and loss-aware photonic graph state preparation using
an array of quantum emitters, and application to all-photonic quantum
repeaters
- Title（参考訳）: 量子エミッタアレイを用いた資源効率と損失対応フォトニックグラフ状態の作成と全フォトニック量子リピータへの応用
- Authors: Eneet Kaur, Ashlesha Patil, Saikat Guha
- Abstract要約: 本研究では,エミッタ数CNOTを最小化しつつ,エミッタ数をグラフ状態深さと交換できるアルゴリズムを提案する。
提案手法は,リピータグラフ状態を生成するのに必要なエミッタの最小数よりもはるかに優れた速度-vs.-distance性能を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8409980020848168
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multi-qubit photonic graph states are necessary for quantum communication and
computation. Preparing photonic graph states using probabilistic stitching of
single photons using linear optics results in a formidable resource requirement
due to the need of multiplexing. Quantum emitters present a viable solution to
prepare photonic graph states, as they enable controlled production of photons
entangled with the emitter qubit, and deterministic two-qubit interactions
among emitters. A handful of emitters often suffice to generate useful photonic
graph states that would otherwise require millions of single photon sources
using the linear-optics method. But, photon loss poses an impediment to this
method due to the large depth, i.e., age of the oldest photon, of the graph
state, given the typically large number of slow and noisy two-qubit CNOT gates
required on emitters. We propose an algorithm that can trade the number of
emitters with the graph-state depth, while minimizing the number of emitter
CNOTs. We apply our algorithm to generating a repeater graph state (RGS) for
all-photonic repeaters. We find that our scheme achieves a far superior
rate-vs.-distance performance than using the least number of emitters needed to
generate the RGS. Yet, our scheme is able to get the same performance as the
linear-optics method of generating the RGS where each emitter is used as a
single-photon source, but with orders of magnitude fewer emitters.
- Abstract（参考訳）: 量子通信と計算にはマルチキュービットフォトニックグラフ状態が必要である。
線形光学を用いた単一光子の確率的縫合によるフォトニックグラフ状態の調製は、多重化の必要性により、強いリソース要求をもたらす。
量子エミッタは、エミッタ量子ビットと絡み合った光子の生成と、エミッタ間の決定論的2量子ビット相互作用を可能にするため、フォトニックグラフ状態を作成するための有効なソリューションを提供する。
一握りのエミッターは、線形光学法を用いて何百万もの光子源を必要とする有用なフォトニックグラフを生成するのに十分であることが多い。
しかし、光子損失はグラフ状態の深さが大きいこと、すなわち、エミッターに必要な遅くてノイズの多い2量子ビットのcnotゲートの数が多いことから、この方法に障害をもたらす。
本研究では,エミッタ数CNOTを最小化しつつ,エミッタ数をグラフ状態深さと交換できるアルゴリズムを提案する。
我々は,全フォトニックリピータに対するリピータグラフ状態(RGS)の生成にアルゴリズムを適用した。
我々の計画ははるかに優れた速度vを実現する。
-rgs生成に必要最小限のエミッタを使用するよりも距離性能が高い。
しかし,本手法では,各エミッタを単一光子源として使用するRGSを生成する線形光学法と同じ性能が得られるが,エミッタのオーダーは桁違いである。
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