論文の概要: High-Dimensional Two-Photon Quantum Controlled Phase-Flip Gate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14673v1
- Date: Tue, 23 Apr 2024 01:58:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 15:41:14.888396
- Title: High-Dimensional Two-Photon Quantum Controlled Phase-Flip Gate
- Title（参考訳）: 高次元2光子量子制御相フリップゲート
- Authors: Mingyuan Chen, Jiangshan Tang, Miao Cai, Franco Nori, Keyu Xia,
- Abstract要約: 我々は,第一の高次元,決定論的,普遍的な2光子量子ゲートの知識を最大限に活用することを提案する。
閉じ込められた40Ca+イオンを埋め込んだ光学キャビティを使用すれば,98%以上の平均フィリティが得られる。
提案システムは,高次元量子情報処理に不可欠なビルディングブロックであり,高次元空洞QEDを研究するためのプラットフォームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0660502023086995
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: High-dimensional quantum systems have been used to reveal interesting fundamental physics and to improve information capacity and noise resilience in quantum information processing. However, it remains a significant challenge to realize universal two-photon quantum gates in high dimensions with high success probability. Here, by considering an ion-cavity QED system, we theoretically propose, to the best of our knowledge, the first high-dimensional, deterministic and universal two-photon quantum gate. By using an optical cavity embedded with a single trapped 40Ca+ ion, we achieve a high average fidelity larger than 98% for a quantum controlled phase-flip gate in four-dimensional space, spanned by photonic spin angular momenta and orbital angular momenta. Our proposed system can be an essential building block for high-dimensional quantum information processing, and also provides a platform for studying high-dimensional cavity QED.
- Abstract（参考訳）: 高次元量子システムは、興味深い基礎物理学を明らかにし、量子情報処理における情報のキャパシティとノイズレジリエンスを改善するために使われてきた。
しかし、成功確率の高い高次元で普遍的な2光子量子ゲートを実現することは依然として重要な課題である。
ここでは、イオンキャビティQEDシステムを考えることにより、理論上、私たちの知る限り、第一の高次元、決定論的、普遍的な2光子量子ゲートについて提案する。
単一トラップの40Ca+イオンを埋め込んだ光学キャビティを用いることで、光子スピン角モータと軌道角モータにまたがる4次元空間における量子制御位相フリップゲートにおいて、98%以上の忠実度を達成することができる。
提案システムは,高次元量子情報処理に不可欠なビルディングブロックであり,高次元空洞QEDを研究するためのプラットフォームを提供する。
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