Optimización teórica de gráficos de la generación de estados de gráficos basada en fusión

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Marca de tiempo: 20 de diciembre de 2023 9:41 a.m.

Seok Hyung Lee1,2 y Hyunseok Jeong1

1Departamento de Física y Astronomía, Universidad Nacional de Seúl, Seúl 08826, República de Corea
2Centro de Ingeniería de Sistemas Cuánticos, Escuela de Física, Universidad de Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia

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Resumen

Los estados de los gráficos son recursos versátiles para diversas tareas de procesamiento de información cuántica, incluida la computación cuántica basada en mediciones y los repetidores cuánticos. Aunque la puerta de fusión tipo II permite la generación totalmente óptica de estados de gráficos mediante la combinación de estados de gráficos pequeños, su naturaleza no determinista dificulta la generación eficiente de estados de gráficos grandes. En este trabajo, presentamos una estrategia teórica de gráficos para optimizar de manera efectiva la generación basada en fusión de cualquier estado de gráfico determinado, junto con un paquete de Python OptGraphState. Nuestra estrategia consta de tres etapas: simplificar el estado del gráfico objetivo, construir una red de fusión y determinar el orden de las fusiones. Utilizando este método propuesto, evaluamos los gastos generales de recursos de gráficos aleatorios y varios gráficos conocidos. Además, investigamos la probabilidad de éxito de la generación de estados de gráficos dado un número restringido de estados de recursos disponibles. Esperamos que nuestra estrategia y software ayuden a los investigadores a desarrollar y evaluar esquemas experimentalmente viables que utilicen estados de gráficos fotónicos.

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Imagen destacada: Ejemplo de un gráfico desentrañado y su correspondiente red de fusión, derivado del estado del gráfico original utilizando nuestra estrategia propuesta. El gráfico desenredado, una variante simplificada del original, produce el mismo estado del gráfico luego de la aplicación de puertas Clifford locales específicas y fusiones de tipo II. La red de fusión representa una disposición sistemática de estados de recursos básicos, que indica las fusiones necesarias para reconstruir el estado del gráfico original.

Resumen popular

Los estados de grafos, que son estados cuánticos en los que los qubits se entrelazan de la manera indicada por una estructura de grafos, son estados de recursos versátiles para la computación y la comunicación cuánticas. En particular, los estados de los gráficos en sistemas fotónicos se pueden utilizar para la computación cuántica basada en mediciones y la computación cuántica basada en fusión, que son candidatos prometedores para la computación cuántica tolerante a fallas a corto plazo. En este trabajo, proponemos un método para construir estados de gráficos fotónicos arbitrarios a partir de estados iniciales de recursos básicos de tres fotones. Esto se logra mediante una serie de operaciones de "fusión", donde los estados de gráficos más pequeños se fusionan probabilísticamente en otros más grandes mediante mediciones de fotones específicas. El núcleo de nuestra estrategia es un marco teórico de grafos diseñado para minimizar los requisitos de recursos de este proceso, mejorando la eficiencia y la viabilidad.

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Citado por

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Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-12-20 14:43:35). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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