論文の概要: Minimizing resource overhead in fusion-based quantum computation using hybrid spin-photon devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.08611v1
• Date: Wed, 11 Dec 2024 18:34:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-12 14:01:50.895236
• Title: Minimizing resource overhead in fusion-based quantum computation using hybrid spin-photon devices
• Title（参考訳）: ハイブリッドスピン光子デバイスを用いた核融合型量子計算における資源オーバーヘッドの最小化
• Authors: Stephen C. Wein, Timothée Goubault de Brugière, Luka Music, Pascale Senellart, Boris Bourdoncle, Shane Mansfield,
• Abstract要約: 核融合型量子コンピューティングのための(2,2)-Shor符号化6環フォトニックリソース状態を構築するための3つのスキームを提案する。 核融合型量子計算において、最もよく知られた損失許容しきい値を達成する能力を分析して、これらのアーキテクチャをベンチマークする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We present three schemes for constructing a (2,2)-Shor-encoded 6-ring photonic resource state for fusion-based quantum computing, each relying on a different type of photon source. We benchmark these architectures by analyzing their ability to achieve the best-known loss tolerance threshold for fusion-based quantum computation using the target resource state. More precisely, we estimate their minimum hardware requirements for fault-tolerant quantum computation in terms of the number of photon sources to achieve on-demand generation of resource states with a desired generation period. Notably, we find that a group of 12 deterministic single-photon sources containing a single matter qubit degree of freedom can produce the target resource state near-deterministically by exploiting entangling gates that are repeated until success. The approach is fully modular, eliminates the need for lossy large-scale multiplexing, and reduces the overhead for resource-state generation by several orders of magnitude compared to architectures using heralded single-photon sources and probabilistic linear-optical entangling gates. Our work shows that the use of deterministic single-photon sources embedding a qubit substantially shortens the path toward fault-tolerant photonic quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 核融合型量子コンピューティングのための (2,2)-Shor符号化6環フォトニックリソース状態を構築するための3つのスキームを提案し, それぞれ異なるタイプの光子源に依存している。 対象資源状態を用いた核融合型量子計算において、最もよく知られた損失許容しきい値を達成する能力を分析して、これらのアーキテクチャをベンチマークする。 より正確には、所望の生成期間でリソース状態のオンデマンド生成を実現するために、光子源の数の観点から、フォールトトレラント量子計算の最小ハードウェア要件を推定する。 特に、単一物質量子自由度を含む12個の決定論的単一光子源群は、成功まで繰り返されるエンタングゲートを利用して、ほぼ決定的に目標資源状態を生成することができる。 このアプローチは完全にモジュール化されており、損失が大きい大規模多重化の必要性を排除し、階層化された単一光子源と確率線形光学エンタングゲートを用いたアーキテクチャと比較して、リソース状態生成のオーバーヘッドを桁違いに削減する。 我々の研究は、量子ビットを埋め込んだ決定論的単一光子源を用いることで、フォールトトレラントなフォトニック量子計算への道を著しく短縮することを示している。

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