論文の概要: High-rate Generation and State Tomography of Non-Gaussian Quantum States
for Ultra-fast Clock Frequency Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17408v1
- Date: Tue, 27 Feb 2024 10:57:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-28 16:46:10.869391
- Title: High-rate Generation and State Tomography of Non-Gaussian Quantum States
for Ultra-fast Clock Frequency Quantum Processors
- Title(参考訳): 超高速クロック周波数量子プロセッサのための非ガウス量子状態の高速生成と状態トモグラフィー
- Authors: Akito Kawasaki, Ryuhoh Ide, Hector Brunel, Takumi Suzuki, Rajveer
Nehra, Katsuki Nakashima, Takahiro Kashiwazaki, Asuka Inoue, Takeshi Umeki,
Fumihiro China, Masahiro Yabuno, Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Taichi
Yamashima, Atsushi Sakaguchi, Kan Takase, Mamoru Endo, Warit Asavanant, Akira
Furusawa
- Abstract要約: ブロードバンド非ガウス状態の高速生成とその量子トモグラフィーについて述べる。
我々は非ガウス状態生成を0.9MHzで実証した。
超伝導検出器のタイミングジッタの制限を克服できれば、光量子プロセッサに対する非ガウス状態の生成と検出は、OPAで可能かもしれない。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum information processors greatly benefit from high clock frequency to
fully harnessing the quantum advantages before they get washed out by the
decoherence. In this pursuit, all-optical systems offer unique advantages due
to their inherent 100 THz carrier frequency, permitting one to develop THz
clock frequency processors. In practice, the bandwidth of the quantum light
sources and the measurement devices has been limited to the MHz range and the
generation rate of nonclassical states to kHz order -- a tiny fraction of what
can be achieved. In this work, we go beyond this limitation by utilizing
optical parametric amplifier (OPA) as a squeezed-light source and optical
phase-sensitive amplifiers (PSA) to realize high-rate generation of broadband
non-Gaussian states and their quantum tomography. Our state generation and
measurement system consists of a 6-THz squeezed-light source, a 6-THz PSA, and
a 66-GHz homodyne detector. With this system, we have successfully demonstrated
non-Gaussian state generation at a 0.9 MHz rate -- almost three orders of
magnitude higher than the current state-of-the-art experiments -- with a
sub-nanosecond wave packet using continuous-wave laser. The performance is
constrained only by the superconducting detector's jitter which currently
limits the usable bandwidth of the squeezed light to 1 GHz, rather than the
optical and electronic systems. Therefore, if we can overcome the limitation of
the timing jitter of superconducting detector, non-Gaussian state generation
and detection at GHz rate, or even THz rate, for optical quantum processors
might be possible with OPAs.
- Abstract(参考訳): 量子情報プロセッサは、デコヒーレンスによって洗い流される前に量子の利点を十分に活用するため、高クロック周波数の恩恵を受ける。
この追従において、全光学系は、固有の100 THzキャリア周波数の利点があり、THzクロック周波数プロセッサを開発することができる。
実際には、量子光源と測定装置の帯域幅はMHz範囲に制限されており、非古典状態の生成速度はkHzオーダーに制限されている。
本研究では,光パラメトリック増幅器(OPA)を圧縮光源とし,光位相感度増幅器(PSA)を応用して,ガウス非ガウス状態の高速発生とその量子トモグラフィーを実現する。
我々は,6thz光源,6thz psa,66ghzホモダイン検出器からなる状態生成・測定システムを開発した。
このシステムでは、非ガウス状態発生を0.9MHz(現在の最先端実験より約3桁高い)で連続波レーザーを用いたサブナノ秒波パケットで実証することに成功した。
性能は超伝導検出器のジッタのみに制限されており、現在は光学系や電子系ではなく、圧縮光帯域幅を1ghzに制限している。
したがって、超伝導検出器のタイミングジッタの制限を克服できれば、光量子プロセッサにおける非ガウス状態の生成と検出は、OPAで可能かもしれない。
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