論文の概要: End-to-end switchless architecture for fault-tolerant photonic quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.12680v2
• Date: Tue, 07 Jan 2025 12:21:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-08 15:47:15.887905
• Title: End-to-end switchless architecture for fault-tolerant photonic quantum computing
• Title（参考訳）: フォールトトレラントフォトニック量子コンピューティングのためのエンドツーエンドスイッチレスアーキテクチャ
• Authors: Paul Renault, Patrick Yard, Raphael C. Pooser, Miller Eaton, Hussain Asim Zaidi,
• Abstract要約: フォトニクスは、数百万の量子ビットと数十億のゲートを持つ大規模量子計算における最も有望なアプローチの1つである。 本稿では,受動オンチップコンポーネントのみを用いたフォールトトレラント連続変数(CV)量子計算のエンドツーエンドアーキテクチャを提案する。 このアーキテクチャは低光子数分解能しか必要とせず、CV量子コンピューティングにおける高帯域光検出器の利用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.32801544686421524
• License:
• Abstract: Photonics represents one of the most promising approaches to large-scale quantum computation with millions of qubits and billions of gates, owing to the potential for room-temperature operation, high clock speeds, miniaturization of photonic circuits, and repeatable fabrication processes in commercial photonic foundries. We present an end-to-end architecture for fault-tolerant continuous variable (CV) quantum computation using only passive on-chip components that can produce photonic qubits above the fault tolerance threshold with probabilities above 90%, and encodes logical qubits using physical qubits sampled from a distribution around the fault tolerance threshold. By requiring only low photon number resolution, the architecture enables the use of high-bandwidth photodetectors in CV quantum computing. Simulations of our qubit generation and logical encoding processes show a Gaussian cluster squeezing threshold of 12 dB to 13 dB. Additionally, we present a novel magic state generation protocol which requires only 13 dB of cluster squeezing to produce magic states with an order of magnitude higher probability than existing approaches, opening up the path to universal fault-tolerant quantum computation at less than 13 dB of cluster squeezing.
• Abstract（参考訳）: フォトニクスは、室温動作の可能性、高クロック速度、フォトニック回路の小型化、商用フォトニックファウントリーにおける繰り返し製造プロセスなどにより、数百万キュービットと数十億のゲートを持つ大規模量子計算の最も有望なアプローチの1つである。 フォールトトレランスしきい値以上のフォトニックキュービットを生成可能な受動オンチップコンポーネントのみを用いたフォールトトレラント連続変数(CV)量子計算のエンドツーエンドアーキテクチャを提案し、フォールトトレランスしきい値付近の分布からサンプリングされた物理キュービットを用いて論理キュービットを符号化する。 このアーキテクチャは低光子数分解能しか必要とせず、CV量子コンピューティングにおける高帯域光検出器の利用を可能にする。 量子ビット生成および論理符号化過程のシミュレーションにより、ガウスのクラスタスキューズしきい値が12dBから13dBであることを示す。 さらに,既存の手法よりも高い確率で,13dB未満のクラスタスキューズ処理を必要とする新しいマジックステート生成プロトコルを提案し,クラスタスキューズ処理の普遍的フォールトトレラント量子計算への道を開く。

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