論文の概要: Simulating imperfect quantum optical circuits using unsymmetrized bases

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.13330v1
• Date: Tue, 17 Dec 2024 21:03:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-19 16:45:49.590668
• Title: Simulating imperfect quantum optical circuits using unsymmetrized bases
• Title（参考訳）: 非対称基底を用いた不完全量子光学回路のシミュレーション
• Authors: John Steinmetz, Maike Ostmann, Alex Neville, Brendan Pankovich, Adel Sohbi,
• Abstract要約: 我々は、情報を捨てることなく、MN$でずっと小さな非対称ベースを使用することが可能であることを示す。 量子パリティ符号を用いて符号化された不完全量子ビットの生成を初めてシミュレーションすることで、この手法を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Fault-tolerant photonic quantum computing requires the generation of large entangled resource states. The required size of these states makes it challenging to simulate the effects of errors such as loss and partial distinguishability. For an interferometer with $N$ partially distinguishable input photons and $M$ spatial modes, the Fock basis can have up to ${N+NM-1\choose N}$ elements. We show that it is possible to use a much smaller unsymmetrized basis with size $M^N$ without discarding any information. This enables simulations of the joint effect of loss and partial distinguishability on larger states than is otherwise possible. We demonstrate the technique by providing the first-ever simulations of the generation of imperfect qubits encoded using quantum parity codes, including an example where the Hilbert space is over $60$ orders of magnitude smaller than the $N$-photon Fock space. As part of the analysis, we derive the loss mechanism for partially distinguishable photons.
• Abstract（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は、大きな絡み合ったリソース状態を生成する必要がある。 これらの状態の必要なサイズは、損失や部分的な識別可能性といったエラーの影響をシミュレートすることを困難にしている。 N$が部分的に区別可能な入力光子とM$空間モードを持つ干渉計の場合、Fock基底は最大${N+NM-1\choose N}$要素を持つことができる。 我々は,情報を捨てることなく,M^N$というサイズで,より小さな非対称性ベースを使用することが可能であることを示す。 これにより、損失の合同効果とより大きな状態に対する偏微分可能性のシミュレーションが可能になる。 量子パリティ符号を用いて符号化された不完全量子ビットの生成を初めてシミュレーションし、ヒルベルト空間が$N$- Photon Fock空間よりも60$以上小さい場合の例を示す。 解析の一環として, 部分的に識別可能な光子の損失機構を導出する。

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