論文の概要: Experimental realization of universal quantum gates and six-qubit state
using photonic quantum walk
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.06665v1
- Date: Mon, 11 Mar 2024 12:32:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-12 19:14:19.141974
- Title: Experimental realization of universal quantum gates and six-qubit state
using photonic quantum walk
- Title(参考訳): フォトニック量子ウォークを用いた普遍量子ゲートと6量子状態の実験的実現
- Authors: Kanad Sengupta, K. Muhammed Shafi, S. P. Dinesh, Soumya Asokan, C. M.
Chandrashekar
- Abstract要約: フォトニックな量子ウォークを用いた普遍的な量子ゲートの実現について報告する。
光子の偏光と経路自由度を用いて複数の量子ビットを符号化し、100%の成功確率で普遍的なゲートセットの実現を実証する。
この研究は、量子コンピューティングにおけるフォトニック量子ウォークの利用に向けた大きな進歩を示している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.331828779757202
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlled quantum walk forms the basis for various quantum algorithm and
quantum simulation schemes. Though theoretical proposals are also available to
realize universal quantum computation using quantum walks, no experimental
demonstration of universal set of gates has been reported. Here we report the
experimental realize of universal set of quantum gates using photonic quantum
walk. Taking cue from the discrete-time quantum walk formalism, we encode
multiple qubits using polarization and paths degree of freedom for photon and
demonstrate realization of universal set of gates with 100\% success
probability and high fidelity, as characterised by quantum state tomography.
For a 3-qubit system we encode first qubit with $H$ and $V-$polarization of
photon and path information for the second and third qubit, closely resembling
a Mach-Zehnder interference setup. To generate a 6-qubit system and demonstrate
6-qubit GHZ state, entangled photon pairs are used as source to two 3-qubit
systems. We also provide insights into the mapping of quantum circuits to
quantum walk operations on photons and way to resourcefully scale. This work
marks a significant progress towards using photonic quantum walk for quantum
computing. It also provides a framework for photonic quantum computing using
lesser number of photons in combination with path degree of freedom to increase
the success rate of multi-qubit gate operations.
- Abstract(参考訳): 制御された量子ウォークは、様々な量子アルゴリズムと量子シミュレーションスキームの基礎を形成する。
量子ウォークを用いた普遍量子計算を実現するための理論的提案もあるが、ゲートの普遍的な集合の実験的な実証は報告されていない。
本稿では,フォトニック量子ウォークを用いた量子ゲートの普遍集合の実験的実現について述べる。
離散時間量子ウォーク形式からヒントを得て、光子の分極と自由度を用いて複数の量子ビットを符号化し、量子状態トモグラフィで特徴付けられる100\%の成功確率と高い忠実度を持つ普遍的なゲート集合の実現を実証する。
3量子ビット系では、第1量子ビットに$H$と$V-$の光子と第2および第3量子ビットの経路情報の分極を符号化する。
6量子系を生成し、6量子GHZ状態を示すために、2つの3量子系の源として絡み合った光子対を用いる。
また、光子の量子ウォーク操作への量子回路のマッピングや、リソース的にスケールする方法に関する洞察も提供する。
この研究は、量子コンピューティングにフォトニック量子ウォークを使用するための大きな進歩を示している。
また、マルチキュービットゲート演算の成功率を高めるために、光子の少ない数と経路自由度を組み合わせたフォトニック量子コンピューティングのためのフレームワークも提供する。
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