論文の概要: Heralded arbitrary graph states with inefficient quantum emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.13263v1
• Date: Wed, 22 May 2024 00:24:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-25 01:43:54.126076
• Title: Heralded arbitrary graph states with inefficient quantum emitters
• Title（参考訳）: 非効率な量子エミッタを用いた有理グラフ状態
• Authors: Maxwell Gold, Jianlong Lin, Eric Chitambar, Elizabeth A. Goldschmidt,
• Abstract要約: フォトニックグラフ状態を生成するための量子エミッタベースのスキームは、有望でリソース効率の良い方法論を提供する。 本稿では, 最先端エミッタからのフォトニックコレクションと互換性のある, フォトニックグラフ状態を生成する方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.612403257963011
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum emitter-based schemes for the generation of photonic graph states offer a promising, resource efficient methodology for realizing distributed quantum computation and communication protocols on near-term hardware. We present a heralded scheme for making photonic graph states that is compatible with the typically poor photon collection from state-of-the-art coherent quantum emitters. We demonstrate that the construction time for large graph states can be polynomial in the photon collection efficiency, as compared to the exponential scaling of current emitter-based schemes, which assume deterministic photon collection. The additional overhead to achieve this advantage consists of an extra spin system plus one additional spin-spin entangling gate per photon added to the graph. While the proposed scheme enables the generation of graph states for arbitrary applications, we show how it can be further simplified for the specific task of measurement-based computation, leading to significantly higher rates and removing the need for photonic memory in certain computations. As an example use-case of our scheme, we construct a protocol for secure two-party computation that can be implemented efficiently on current hardware. Estimates of the fidelity to produce graph states used in the computation are given, based on current trapped ion experimental benchmarks.
• Abstract（参考訳）: フォトニックグラフ状態を生成するための量子エミッタベースのスキームは、短期ハードウェア上で分散量子計算と通信プロトコルを実現するための有望でリソース効率の良い方法論を提供する。 我々は、最先端のコヒーレントな量子エミッタからの典型的な貧弱な光子収集と互換性のあるフォトニックグラフ状態を作成するための隠蔽スキームを提案する。 本研究では,光子収集効率を決定論的に仮定した現在のエミッタベーススキームの指数的スケーリングと比較して,大きなグラフ状態の構築時間は,光子収集効率の多項式となることを示した。 この利点を達成するための追加のオーバーヘッドは、余分なスピン系と、グラフに追加される光子当たりのスピンスピンエンタングゲートからなる。 提案手法は任意のアプリケーションに対してグラフ状態の生成を可能にするが、測定に基づく計算の特定のタスクに対してさらに単純化する方法を示し、高いレートと特定の計算におけるフォトニックメモリの必要性を解消する。 提案手法の例として,現行のハードウェア上で効率よく実装可能なセキュアな2要素計算プロトコルを構築した。 計算に使用されるグラフ状態を生成するための忠実度の推定は、現在の捕捉されたイオン実験ベンチマークに基づいて行われる。

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