論文の概要: Robust photonic quantum gates with large number of waveguide segments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09298v2
• Date: Sat, 18 Jan 2025 21:44:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:16:11.279593
• Title: Robust photonic quantum gates with large number of waveguide segments
• Title（参考訳）: 多数の導波管セグメントを持つロバストフォトニック量子ゲート
• Authors: Khen Cohen, Haim Suchowski, Yaron Oz,
• Abstract要約: セグメント数の多いフォトニック量子ゲートにおける複合設計の忠実度と電力損失について検討する。 本研究は,光量子ゲートのロバスト性および効率性を向上する多分割導波路形状設計を最適化したことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
• License:
• Abstract: Realizing quantum information processors is challenged by errors and noise across all platforms. While composite segmentation schemes have been proposed in many systems, their application to photonic quantum gates in dual-rail configurations has only recently been demonstrated. However, prior research has been limited to a small number of segments, full noise correlation, and has overlooked the inherent power loss in such designs. Here, we study the fidelity and power loss of composite designs for photonic quantum gates with a high number of segments of varying geometrical widths. Using numerical simulations, we analyze the relationship between gate performance and the number of waveguide segments, accounting for statistical error correlations and variances. Beyond effectively reducing the errors, an asymptotic scaling pattern of quantum gate fidelity and power loss is observed as the number of segments increases. This analysis is examined in Silicon and Lithium Niobate platforms, addressing practical implementation challenges. Our findings demonstrate that optimized multi-segment waveguide geometrical designs significantly enhance the robustness and efficiency of photonic quantum gates, paving the way for more reliable quantum information processors.
• Abstract（参考訳）: 量子情報プロセッサを実現するには、すべてのプラットフォームでエラーやノイズが伴う。 多くのシステムで合成セグメンテーションスキームが提案されているが、双対レール構成におけるフォトニック量子ゲートへの応用は、最近まで実証されていない。 しかし、先行研究は少数のセグメントに限られており、完全なノイズ相関があり、そのような設計における固有の電力損失を見落としている。 本稿では,様々な幾何学的幅のセグメント数の多いフォトニック量子ゲートにおける複合設計の忠実度と電力損失について検討する。 数値シミュレーションを用いて,ゲート性能と導波路セグメント数との関係を解析し,統計的誤差相関とばらつきを考慮した。 エラーを効果的に低減する以外に、セグメント数が増加するにつれて、量子ゲートの忠実度と電力損失の漸近的なスケーリングパターンが観察される。 この分析はSiiliconとLithium Niobateプラットフォームで行われ、実践的な実装課題に対処している。 本研究は,光量子ゲートの堅牢性と効率を向上し,より信頼性の高い量子情報プロセッサの実現に寄与することを示す。

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