Modulare Architekturen zur deterministischen Generierung von Graphenzuständen

Modulare Architekturen zur deterministischen Generierung von Graphenzuständen

Zeitstempel: 2. März 2023, 11:52 Uhr

Hassan Shapourian1 und Alireza Shabani2

1Cisco Quantum Lab, San Jose, CA 95134, USA
2Cisco Quantum Lab, Los Angeles, CA 90049, USA

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Abstrakt

Graphenzustände sind eine Familie von Stabilisatorzuständen, die auf verschiedene Anwendungen im photonischen Quantencomputing und in der Quantenkommunikation zugeschnitten werden können. In diesem Artikel stellen wir ein modulares Design vor, das auf Quantenpunkt-Emittern basiert, die mit einem Wellenleiter und optischen Faserverzögerungsleitungen gekoppelt sind, um deterministisch N-dimensionale Clusterzustände und andere nützliche Graphenzustände wie Baumzustände und Repeaterzustände zu erzeugen. Im Gegensatz zu früheren Vorschlägen erfordert unser Design keine Zwei-Qubit-Gatter auf Quantenpunkten und höchstens einen optischen Schalter, wodurch die Herausforderungen minimiert werden, die sich normalerweise aus diesen Anforderungen ergeben. Darüber hinaus diskutieren wir das Fehlermodell für unser Design und demonstrieren einen fehlertoleranten Quantenspeicher mit einer Fehlerschwelle von 0.53% im Fall eines 3D-Graphzustands auf einem Raussendorf-Harrington-Goyal (RHG)-Gitter. Wir stellen auch eine grundlegende Obergrenze für den korrigierbaren Verlust im fehlertoleranten RHG-Zustand basierend auf der Perkolationstheorie bereit, die 1.24 dB oder 0.24 dB beträgt, je nachdem, ob der Zustand direkt erzeugt oder aus einem einfachen kubischen Clusterzustand erhalten wird.

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Ausgewähltes Bild: Ein schematisches Bild unserer modularen Architektur zur Generierung von Graphenzuständen photonischer Qubits. Es besteht aus zwei Teilen: Einer aktiven Komponente, einem Quantenemitter (Q), der Photonen an die zweite (passive) Komponente sendet, bestehend aus einem optischen Zirkulator, der an einem Streublock (der als CZ-Gate fungiert) befestigt ist, der durch eine Verzögerungsleitung abgeschlossen wird Rückkopplungsschleife. Am Ausgang werden einige beispielhafte Zustände des Ausgangsdiagramms angezeigt.

Populäre Zusammenfassung

Photonen, elementare Quantenteilchen des Lichts, sind einer der vielversprechenden Kandidaten für Qubits in der Quanteninformationsverarbeitung. Sie können für schnell skalierbare Quantencomputer nutzbar gemacht werden und sind das Medium der Wahl für Quantennetzwerke. Im Gegensatz zu materiebasierten Qubits, die stationär und beständig sind, fliegen photonische Qubits (mit Lichtgeschwindigkeit) und sind verbrauchbar (sie werden bei der Messung mit einem Photonendetektor zerstört). Diese grundlegenden Unterschiede haben zur Entwicklung unterschiedlicher Verarbeitungsmethoden geführt, die auf das optische Quantencomputing und die Vernetzung zugeschnitten sind, bei denen Ressourcenzustände von verschränkten photonischen Qubits vorbereitet und verschiedene Aufgaben durch Messen der Qubits gelöst werden. Das Generieren solcher Ressourcenzustände ist jedoch ziemlich herausfordernd. In diesem Artikel schlagen wir eine minimale Architektur mit einigen Geräten, einem Quantenemitter und einem Streublock (basierend auf Quantenpunkten oder -defekten) zusammen mit einer Verzögerungsleitungs-Rückkopplungsschleife vor und analysieren ihre Leistung bei der Erzeugung einiger der häufigsten Ressourcenzustände.
Unsere Architektur ist modular, dh das Stapeln der streuenden Blöcke führt zu Vorrichtungen, die in der Lage sind, anspruchsvollere Zustände (z. B. höherdimensionale Graphenzustände) zu erzeugen.

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https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.53.2177

Zitiert von

[1] Daoheng Niu, Yuxuan Zhang, Alireza Shabani und Hassan Shapourian, „All-Photonic One-Way Quantum Repeaters“, arXiv: 2210.10071, (2022).

[2] Yuan Zhan, Paul Hilaire, Edwin Barnes, Sophia E. Economou und Shuo Sun, „Leistungsanalyse von Quantenrepeatern, die durch deterministisch erzeugte photonische Graphenzustände ermöglicht werden“, arXiv: 2209.11430, (2022).

Die obigen Zitate stammen von SAO / NASA ADS (Zuletzt erfolgreich aktualisiert am 2023, 03:02:16 Uhr). Die Liste ist möglicherweise unvollständig, da nicht alle Verlage geeignete und vollständige Zitationsdaten bereitstellen.

Konnte nicht abrufen Crossref zitiert von Daten während des letzten Versuchs 2023-03-02 16:55:11: Von Crossref konnten keine zitierten Daten für 10.22331 / q-2023-03-02-935 abgerufen werden. Dies ist normal, wenn der DOI kürzlich registriert wurde.

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