論文の概要: Polarization and Orbital Angular Momentum Encoded Quantum Toffoli Gate Enabled by Diffractive Neural Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.17266v1
- Date: Tue, 26 Nov 2024 09:42:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-27 13:31:05.802547
- Title: Polarization and Orbital Angular Momentum Encoded Quantum Toffoli Gate Enabled by Diffractive Neural Networks
- Title(参考訳): 回折ニューラルネットワークで実現した量子トフォリゲートの偏極と軌道角運動量
- Authors: Qianke Wang, Dawei Lyu, Jun Liu, Jian Wang,
- Abstract要約: 制御された量子ゲートは、量子ビット間の相互作用を促進することによって量子普遍演算を可能にする上で重要な役割を果たす。
単一光子の偏光と軌道角運動量を完全に活用した量子トフォリゲートの実験実験を行った。
我々は、216の異なる入力状態の量子状態トモグラフィーと量子プロセストモグラフィーによりゲートの性能を特徴付け、プロセス忠実度は94.05pm 0.02%$である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.153557964788408
- License:
- Abstract: Controlled quantum gates play a crucial role in enabling quantum universal operations by facilitating interactions between qubits. Direct implementation of three-qubit gates simplifies the design of quantum circuits, thereby being conducive to performing complex quantum algorithms. Here, we propose and present an experimental demonstration of a quantum Toffoli gate fully exploiting the polarization and orbital angular momentum of a single photon. The Toffoli gate is implemented using the polarized diffractive neural networks scheme, achieving a mean truth table visibility of $97.27\pm0.20\%$. We characterize the gate's performance through quantum state tomography on 216 different input states and quantum process tomography, which yields a process fidelity of $94.05\pm 0.02\%$. Our method offers a novel approach for realizing the Toffoli gate without requiring exponential optical elements while maintaining extensibility to the implementation of other three-qubit gates.
- Abstract(参考訳): 制御された量子ゲートは、量子ビット間の相互作用を促進することによって量子普遍的な操作を可能にする上で重要な役割を果たす。
3ビットゲートの直接実装は、量子回路の設計を単純化し、複雑な量子アルゴリズムの実行に寄与する。
ここでは、単一光子の偏光と軌道角運動量を完全に活用する量子トフォリゲートの実験的なデモンストレーションを提案する。
Toffoli ゲートは偏光拡散型ニューラルネットワークスキームを用いて実装され、平均真理表の可視性は 97.27\pm0.20\%$ である。
我々は、216の異なる入力状態の量子状態トモグラフィーと量子プロセストモグラフィーによりゲートの性能を特徴付け、プロセス忠実度は94.05\pm 0.02\%$である。
提案手法は,他の3ビットゲートの実装の拡張性を維持しつつ,指数光学素子を必要としないトフォリゲートを実現するための新しい手法を提供する。
関連論文リスト
- Variational quantum compiling for three-qubit gates design in quantum dots [3.1334925219615797]
物理相互作用項のみからなる時間非依存ハミルトニアンを用いて,効率的な3量子ゲートを設計する。
トフォリ門やフレドキン門を含む結果として生じる門は、コヒーレントと非コヒーレントの両方のノイズ源に対して高い忠実さと頑健さを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-12-09T07:49:54Z) - Experimental realization of universal quantum gates and six-qubit entangled state using photonic quantum walk [2.2006360539727923]
室温での高忠実度量子ゲートの普遍的な実現を実験的に実証した。
単一光子を用いた3量子系では、第1の量子ビットは偏光情報を用いて符号化され、残りの2つの量子ビットは経路情報を用いて符号化される。
6キュービットのグリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態を生成するために、2つの3キュービット加群を絡めるために、絡み合った光子対を用いる。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-03-11T12:32:22Z) - Quantum information processing with superconducting circuits: realizing
and characterizing quantum gates and algorithms in open quantum systems [0.0]
この論文は超伝導デバイスを用いた量子情報処理に焦点を当てている。
量子ゲートとアルゴリズムの実現には、ワンステップアプローチを用いる。
我々は,2と3の量子ビットに対して,$X$回転とエンタングリングゲートを実現するためのより高速で効率的なスキームを提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-01-14T14:31:17Z) - Universal quantum computation using atoms in cross-cavity systems [0.0]
本稿では,CNOT(Universal Two-)ゲートと3量子フレドキン(quantum Fredkin)ゲートのクロスキャビティ構成における単一ステップ実装について理論的に検討する。
高協力状態の中では、2モードの単一光子の明るい暗黒状態を含む原子状態依存の$pi$相ゲートが示される。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-08-28T20:09:54Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-04-11T18:00:04Z) - Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent
states [49.299443295581064]
ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。
符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-03-02T18:08:08Z) - Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces [52.77024349608834]
数百光モードの超長光子量子ウォークについて報告する。
このセットアップでは、最先端の実験をはるかに超えて、最大320の離散的なステップで量子ウォークを設計しました。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-28T19:37:08Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-03T17:49:09Z) - Universal quantum multi-qubit entangling gates with auxiliary spaces [0.0]
制御NOT(CNOT)ゲートの実装に有効な量子回路を提案する。
この方法は (2n-1) キュービットキュービットゲートと (2n-2) シングルキュービットゲートを備えた一般的な n-制御量子トフォリゲートの構築に拡張される。
提案した量子回路に基づいて、線形光学を用いた偏光CNOTとトフォリゲートを光子の空間モード自由度で操作して設計する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-05-22T03:30:22Z) - QUANTIFY: A framework for resource analysis and design verification of
quantum circuits [69.43216268165402]
QUINTIFYは、量子回路の定量的解析のためのオープンソースのフレームワークである。
Google Cirqをベースにしており、Clifford+T回路を念頭に開発されている。
ベンチマークのため、QUINTIFYは量子メモリと量子演算回路を含む。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-07-21T15:36:25Z) - Improving the Performance of Deep Quantum Optimization Algorithms with
Continuous Gate Sets [47.00474212574662]
変分量子アルゴリズムは計算的に難しい問題を解くのに有望であると考えられている。
本稿では,QAOAの回路深度依存性能について実験的に検討する。
この結果から, 連続ゲートセットの使用は, 短期量子コンピュータの影響を拡大する上で重要な要素である可能性が示唆された。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-11T17:20:51Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。