論文の概要: Cluster States Generation with a Quantum Metasurface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04297v1
- Date: Thu, 06 Nov 2025 11:56:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.409185
- Title: Cluster States Generation with a Quantum Metasurface
- Title（参考訳）: 量子準曲面を用いたクラスター状態生成
- Authors: Yehonatan Levin, Uri Israeli, Rivka Bekenstein,
- Abstract要約: 量子準曲面を用いたフォトニッククラスター状態生成プロトコルの実装について検討する。
我々は,CNOT,CZ,Eゲートという2量子論理ゲートを実装した。
我々はこれらのプロトコルの忠実さを、閉じ込められた原子の熱ゆらぎなどの潜在的な実装実験の実施条件として分析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate the implementation of photonic cluster state generation protocols using quantum metasurfaces comprising sub-wavelength atomic arrays which enables quantum-controlled reflectivity. These cluster states are generated using fundamental quantum logic gates and enable wide-ranging applications in quantum computation and communication. In the past few years, certain protocols have been developed, but their physical realizations induces natural losses on the system mainly originated from coupling the photonic structures, setting a limit on the efficiency and maximal qubit number. In this paper, we examine a physical implementation of two specific protocols for generating distinct cluster states: a two-dimensional cluster state and a tree cluster state. Our approach leverages the unique properties of a quantum metasurface and its free space settings to implement two-qubit quantum-logic gates, namely CNOT, CZ, and E gates, with practical fidelities exceeding 0.9, and potential speed-up due to parallelism. In addition, we analyze these protocols fidelities for practical conditions of potential implementation experiments, such as thermal fluctuation of trapped atoms.
- Abstract（参考訳）: 量子制御反射率を実現するサブ波長原子配列からなる量子準曲面を用いたフォトニッククラスター状態生成プロトコルの実装について検討する。
これらのクラスター状態は基本量子論理ゲートを用いて生成され、量子計算と通信における広範囲の応用を可能にする。
過去数年間、いくつかのプロトコルが開発されてきたが、それらの物理的実現は、主にフォトニック構造を結合することで、効率と最大量子ビット数に制限を設けて、システムに自然の損失をもたらす。
本稿では,2次元クラスタ状態とツリークラスタ状態という,異なるクラスタ状態を生成するための2つの特定のプロトコルの物理的実装について検討する。
提案手法は,CNOT,CZ,Eゲートという2ビットの量子論理ゲートを実装するために,量子準曲面とその自由空間設定のユニークな特性を利用する。
さらに, トラップ原子の熱揺らぎなどの実装実験の実施条件について, これらのプロトコルの忠実度を解析する。
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