論文の概要: New designs of linear optical interferometers with minimal depth and component count

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06059v1
• Date: Tue, 08 Apr 2025 14:03:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-09 13:29:20.343776
• Title: New designs of linear optical interferometers with minimal depth and component count
• Title（参考訳）: 最小深度・成分数を有する線形光干渉計の新設計
• Authors: Timothée Goubault de Brugière, Rawad Mezher, Sebastian Currie, Shane Mansfield,
• Abstract要約: 我々は、Bruhat分解に基づくCNOT回路のアルゴリズムをマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)を用いた線形光回路の設計に適用する。 合成アルゴリズムは、近隣の交換操作を基本ゲートとしてソートネットワークを設計することを減らす。 我々は、ボソンサンプリング実験のためのフレームワークの自然な拡張と、より大規模な線形光学系を設計するための複数の統合干渉計の結合について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We adapt an algorithm for CNOT circuits synthesis based on the Bruhat decomposition to the design of linear optical circuits with Mach-Zehnder interferometers (MZI). The synthesis algorithm reduces to designing sorting networks with nearest neighbor swapping operations as elementary gates. We recover previous designs from the literature but with additional theoretical properties regarding the compiler that implements unitaries on the interferometer. Notably the compiler can always decide whether a unitary can be implemented on a given interferometer and, if so, returns the shallowest possible implementation. We also show natural extensions of our framework for boson sampling experiments and for the coupling of multiple integrated interferometers to design larger linear optical systems. In both cases, the designs are optimal in terms of number of optical components. Finally, we propose a greedy design which exploits the arbritrary-but-fixed coupling of separate integrated interferometers to perform shallow boson sampling. We discuss the optimal interferometer dimensions to maximize the transmission. Beyond boson sampling, our developed framework allows a resource-favourable implemention of any non-adaptive linear optical quantum algorithm, by providing the shallowest possible interferometer for implementing this algorithm.
• Abstract（参考訳）: 我々は,Bruhat分解に基づくCNOT回路合成のアルゴリズムを,Mach-Zehnder干渉計(MZI)を用いた線形光回路の設計に適用する。 合成アルゴリズムは、近隣の交換操作を基本ゲートとしてソートネットワークを設計することを減らす。 文献から以前の設計を復元するが、干渉計にユニタリを実装したコンパイラに関する追加の理論的特性を持つ。 特にコンパイラは、任意の干渉計にユニタリを実装できるかどうかを常に決めることができ、もしそうであれば、最も浅い実装を返すことができる。 また、ボソンサンプリング実験のためのフレームワークの自然な拡張や、より大規模な線形光学系を設計するための複数の統合干渉計の結合についても示す。 どちらの場合も、設計は光学部品の数で最適である。 最後に,異なる積分干渉計のアーブリタリー/固定結合を利用して浅部ボソンサンプリングを行うグリーディ設計を提案する。 伝送を最大化するために最適な干渉計の寸法について議論する。 ボソンサンプリング以外にも、このアルゴリズムを実装するための最も浅いインターフェロメーターを提供することにより、非適応線形光量子アルゴリズムの資源に富む実装を可能にした。

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