論文の概要: Linear Optics to Scalable Photonic Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.02513v1
• Date: Sun, 05 Jan 2025 11:59:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-07 17:06:48.044485
• Title: Linear Optics to Scalable Photonic Quantum Computing
• Title（参考訳）: 線形光学からスケーラブルフォトニック量子コンピューティングへ
• Authors: Dennis Delali Kwesi Wayo, Leonardo Goliatt, Darvish Ganji,
• Abstract要約: 量子フォトニクスの最近の進歩は、フォトニック量子コンピューティング(PQC)に大きな進歩をもたらした。 これらの進歩は理論ポテンシャルと実践的実装のギャップを埋め、PQCを計算、通信、量子センシングの変換技術として位置づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.765106384328772
• License:
• Abstract: Recent advancements in quantum photonics have driven significant progress in photonic quantum computing (PQC), addressing challenges in scalability, efficiency, and fault tolerance. Experimental efforts have focused on integrated photonic platforms utilizing materials such as silicon photonics and lithium niobate to enhance performance. Parameters like photon loss rates, coupling efficiencies, and fidelities have been pivotal, with state-of-the-art systems achieving coupling efficiencies above 90% and photon indistinguishability exceeding 99%. Quantum error correction schemes have reduced logical error rates to below $10^{-3}$, marking a step toward fault-tolerant PQC. Photon generation has also advanced with deterministic sources, such as quantum dots, achieving brightness levels exceeding $10^6$ photon pairs/s/mW and time-bin encoding enabling scalable entanglement. Heralded single-photon sources now exhibit purities above 99%, driven by innovations in fabrication techniques. High-efficiency photon detectors, such as superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs), have demonstrated detection efficiencies exceeding 98%, dark count rates below 1 Hz, and timing jitters as low as 15 ps, ensuring precise photon counting and manipulation. Moreover, demonstrations of boson sampling with over 100 photons underscore the growing computational power of photonic systems, surpassing classical limits. The integration of machine learning has optimized photonic circuit design, while frequency multiplexing and time-bin encoding have increased system scalability. Together, these advances bridge the gap between theoretical potential and practical implementation, positioning PQC as a transformative technology for computing, communication, and quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 量子フォトニクスの最近の進歩は、フォトニック量子コンピューティング(PQC)の大幅な進歩をもたらし、スケーラビリティ、効率、耐障害性といった課題に対処している。 シリコンフォトニクスやニオブ酸リチウムなどの材料を応用し、高性能化を図っている。 光子損失率、結合効率、忠実度などのパラメータは、90%以上の結合効率を達成する最先端のシステムと、99%以上の光子不連続性を達成している。 量子誤り訂正スキームは論理誤差率を10-3$以下に下げ、フォールトトレラントPQCへの一歩となった。 光子生成は、量子ドットのような決定論的情報源によっても進歩し、明るさレベルが10^6$の光子対/s/mWを超えること、スケーラブルな絡み合いを可能にする時間ビンエンコーディングを実現している。 先進的な単一光子源は現在99%以上の純度を示しており、製造技術の革新によって駆動されている。 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)のような高効率光子検出器は、検出効率が98%以上、1Hz以下、タイミングジッタが15psまで小さく、正確な光子計数と操作を確実にすることを示した。 さらに、100光子以上のボソンサンプリングの実証は、古典的な限界を超えたフォトニックシステムの計算能力の増大を強調している。 機械学習の統合はフォトニック回路設計を最適化し、周波数多重化とタイムビン符号化によりシステムのスケーラビリティが向上した。 これらの進歩は理論ポテンシャルと実践的実装のギャップを埋め、PQCを計算、通信、量子センシングの変換技術として位置づける。

関連論文リスト

• On-chip quantum interference between independent lithium niobate-on-insulator photon-pair sources [35.310629519009204]
  リチウムニオブ−オン絶縁体(LNOI)集積フォトニック回路は、2光子パス絡み状態を生成し、量子干渉のためのプログラム可能な干渉計を生成する。 我々は、$sim2.3times108$ pairs/s/mWの明るさで絡み合った光子を生成し、9,6.8pm3.6%の可視性で量子干渉実験を行う。 本研究は, ボソンサンプリングや量子通信などの応用において, 効率的な光子対生成やプログラム可能な回路を含む, 大規模集積量子フォトニクスへの道を提供するものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-12T10:24:43Z)
• All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [69.65384453064829]
  単光子強度ビームを用いた全光変調の実証を行った。 本稿では,テラヘルツ高速光スイッチングの可能性を明らかにする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z)
• High-efficiency single-photon source above the loss-tolerant threshold for efficient linear optical quantum computing [6.50539407140881]
  単光子純度0.9795(6)、光子不明瞭度0.9856、システム全体の効率0.712(18)を同時に示す。 このソースは、スケーラブルなフォトニック量子コンピューティングの効率しきい値に初めて到達した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-14T17:45:03Z)
• Design and simulation of a transmon qubit chip for Axion detection [103.69390312201169]
  超伝導量子ビットに基づくデバイスは、量子非劣化測定(QND)による数GHz単一光子の検出に成功している。 本研究では,Qub-ITの超伝導量子ビットデバイスの実現に向けた状況を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-08T17:11:42Z)
• On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
  多光子干渉は光量子技術の中心にある。 そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。 ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-14T18:16:49Z)
• Amplification of cascaded downconversion by reusing photons with a switchable cavity [62.997667081978825]
  本稿では,高速スイッチと遅延ループを用いて三重項生成率を増幅する手法を提案する。 我々の概念実証装置は、検出された光子三重項の速度を予測通りに上昇させる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-23T15:53:44Z)
• Resolution of 100 photons and quantum generation of unbiased random numbers [0.0]
  光の量子検出は、主にマイクロスケールに還元される。 光子数を解くために測定を行う能力は、様々な量子情報応用に非常に望ましい。 本研究では,光子計測をメソスコピック系に拡張し,高量子効率の遷移エッジセンサの多重化に基づく検出手法を実装した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-02T21:34:01Z)
• A bright and fast source of coherent single photons [46.25143811066789]
  単一光子源はデバイス非依存の量子通信において重要な技術である。 特に高効率な単一光子源について報告する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-24T17:08:46Z)
• Near-ideal spontaneous photon sources in silicon quantum photonics [55.41644538483948]
  集積フォトニクスは量子情報処理のための堅牢なプラットフォームである。 非常に区別がつかず純粋な単一の光子の源は、ほぼ決定的か高い効率で隠蔽されている。 ここでは、これらの要件を同時に満たすオンチップ光子源を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-19T16:46:44Z)
• Scalable integrated single-photon source [0.0]
  フォトニック量子ビットは、分散量子ネットワークにデプロイ可能な量子情報処理のキーイネーラである。 主な課題はノイズとデコヒーレンスプロセスを克服し、生成効率と光子の不識別性に関するベンチマークに到達することである。 量子ドットを用いた「オンチップ」における近ユニティ不明瞭性を特徴とする決定論的単一光子源の実現について報告する。 この装置は、光子間の相違性の観測不可能な減少を伴わずに、100ドル以上の単光子の長い文字列を生成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-19T17:32:04Z)

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。