論文の概要: Resource-efficient loss-aware photonic graph state preparation using atomic emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.00731v2
• Date: Mon, 02 Dec 2024 01:40:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-03 20:22:30.222678
• Title: Resource-efficient loss-aware photonic graph state preparation using atomic emitters
• Title（参考訳）: 原子エミッタを用いた資源効率ロス対応フォトニックグラフ作成
• Authors: Eneet Kaur, Ashlesha Patil, Saikat Guha,
• Abstract要約: マルチキュービット交絡フォトニックグラフ状態は、全フォトニック量子コンピューティング、リピータ、ネットワークにとって重要な要素である。 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。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7482855795615639
• License:
• Abstract: Multi-qubit entangled photonic graph states are an important ingredient for all-photonic quantum computing, repeaters and networking. Preparing them using probabilistic stitching of single photons using linear optics presents a formidable resource challenge due to multiplexing needs. Quantum emitters provide a viable solution to prepare photonic graph states as they enable deterministic production of photons entangled with emitter qubits, and deterministic two-qubit interactions among emitters. A handful of emitters often suffice to generate useful-size graph states that would otherwise require millions of emitters used as single photon sources, using the linear-optics method. Photon loss however impedes the emitter method due to a large circuit depth, and hence loss accrual on the photons of the graph state produced, given the typically large number of slow two-qubit CNOT gates between 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 generate a repeater graph state (RGS) for a new all-photonic repeater protocol, which achieves a far superior rate-distance tradeoff compared to using the least number of emitters needed to generate the RGS. Yet, it needs five orders of magnitude fewer emitters than the multiplexed linear-optics method -- with each emitter used as a photon source -- to achieve a desired rate-distance performance.
• Abstract（参考訳）: マルチキュービット交絡フォトニックグラフ状態は、全フォトニック量子コンピューティング、リピータ、ネットワークにとって重要な要素である。 線形光学を用いた単一光子の確率的縫合による合成は、多重化の必要性から、資源難題となる。 量子エミッタは、エミッタ量子ビットに絡み合った光子の決定論的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実行可能なソリューションを提供する。 一握りのエミッタは有用なグラフ状態を生成するのに十分であり、それ以外は線形光学法を用いて、単一の光子源として使われる数百万のエミッタを必要とする。 しかし、光子損失は、大きな回路深さのためにエミッタ法を阻害し、そのため、エミッタ間の2量子CNOTゲートが典型的には多く存在するため、生成されたグラフ状態の光子に損失が蓄積される。 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,RGS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レート依存性のトレードオフを実現するため,新しい全フォトニックリピータプロトコルのリピータグラフ状態(RGS)を生成するアルゴリズムを適用した。 しかし、光子源として各エミッタを使用する多重線形光学法よりも5桁少ないエミッタを必要とし、所望のレート距離性能を達成する。

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