論文の概要: Improved entanglement-based high-dimensional optical quantum computation with linear optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.07971v1
- Date: Sun, 08 Feb 2026 13:48:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-10 20:26:24.898226
- Title: Improved entanglement-based high-dimensional optical quantum computation with linear optics
- Title（参考訳）: 線形光学を用いた絡み合いに基づく高次元光量子計算の改良
- Authors: Huan-Chao Gao, Guo-Zhu Song, Hai-Rui Wei,
- Abstract要約: 角C2otimes mathbbCdotimes mathbbCd$。
ハイブリッド符号化では、制御量子ビットとターゲット量子ビットを光偏光と空間自由度で符号化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum gates are the essential block for quantum computer. High-dimensional quantum gates exhibit remarkable advantages over their two-dimensional counterparts for some quantum information processing tasks. Here we present a family of entanglement-based optical controlled-SWAP gates on $\mathbb{C}^{2}\otimes \mathbb{C}^{d}\otimes \mathbb{C}^{d}$. With the hybrid encoding, we encode the control qubits and target qudits in photonic polarization and spatial degrees of freedom, respectively. The circuit is constructed using only $(2+3d)$ ($d\geq 2$) linear optics, beating an earlier result of 14 linear optics with $d=2$. The circuit depth 5 is much lower than an earlier result of 11 with $d=2$. Besides, the fidelity of the presented circuit can reach 99.4\%, and it is higher than the previous counterpart with $d=2$. Our scheme are constructed in a deterministic way without any borrowed ancillary photons or measurement-induced nonlinearities. Moreover, our approach allows $d>2$.
- Abstract（参考訳）: 量子ゲートは量子コンピュータにとって不可欠なブロックである。
高次元量子ゲートは、いくつかの量子情報処理タスクにおいて、2次元のゲートよりも顕著な優位性を示す。
ここでは、$\mathbb{C}^{2}\otimes \mathbb{C}^{d}\otimes \mathbb{C}^{d}$上に、絡み合いに基づく光制御SWAPゲートの族を示す。
ハイブリッド符号化では,制御量子ビットとターゲット量子ビットをそれぞれ光偏光と空間自由度で符号化する。
この回路は(2+3d)$$$$d\geq 2$)リニア光学を用いて構築され、14のリニア光学の初期の結果を$d=2$で上回った。
回路深さ5は、以前の11の結果よりもずっと低く、$d=2$である。
さらに、提示された回路の忠実度は99.4\%に達し、$d=2$の前の回路よりも高い。
提案手法は、借用された補助光子や測定誘起非線形性を伴わない決定論的手法で構築される。
さらに、我々のアプローチでは$d>2$が許される。
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