Arquitecturas modulares para generar estados de grafos de manera determinista

Arquitecturas modulares para generar estados de grafos de manera determinista

Marca de tiempo: 2 de marzo de 2023 11:52 a. M.

hassan shapourian1 y Alireza Shabani2

1Cisco Quantum Lab, San José, CA 95134, EE. UU.
2Cisco Quantum Lab, Los Ángeles, CA 90049, EE. UU.

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Resumen

Los estados gráficos son una familia de estados estabilizadores que se pueden adaptar a diversas aplicaciones en la computación cuántica fotónica y la comunicación cuántica. En este artículo, presentamos un diseño modular basado en emisores de puntos cuánticos acoplados a una guía de ondas y líneas de retardo de fibra óptica para generar de manera determinista estados de clúster N-dimensionales y otros estados gráficos útiles, como estados de árbol y estados repetidores. A diferencia de las propuestas anteriores, nuestro diseño no requiere puertas de dos qubits en puntos cuánticos y, como máximo, un interruptor óptico, lo que minimiza los desafíos que normalmente plantean estos requisitos. Además, discutimos el modelo de error para nuestro diseño y demostramos una memoria cuántica tolerante a fallas con un umbral de error de 0.53 % en el caso de un estado gráfico 3D en una red de Raussendorf-Harrington-Goyal (RHG). También proporcionamos un límite superior fundamental de la pérdida corregible en el estado RHG tolerante a fallos basado en la teoría de la percolación, que es de 1.24 dB o 0.24 dB dependiendo de si el estado se genera directamente o se obtiene a partir de un estado de clúster cúbico simple, respectivamente.

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Imagen destacada: una imagen esquemática de nuestra arquitectura modular para generar estados gráficos de qubits fotónicos. Consta de dos partes: un componente activo, un emisor cuántico (Q) que envía fotones al segundo componente (pasivo), que comprende un circulador óptico unido a un bloque de dispersión (que actúa como una puerta CZ) terminado por una línea de retardo Bucle de retroalimentación. Algunos estados de gráfico de salida de muestra se muestran en la salida.

Resumen popular

Los fotones, partículas cuánticas elementales de luz, son uno de los candidatos prometedores para qubits en el procesamiento de información cuántica. Se pueden aprovechar para computadoras cuánticas escalables rápidas y son el medio elegido para las redes cuánticas. A diferencia de los qubits basados ​​en materia, que son estacionarios y persistentes, los qubits fotónicos vuelan (a la velocidad de la luz) y son consumibles (se destruyen al medirlos mediante un detector de fotones). Estas diferencias fundamentales han llevado al desarrollo de distintos métodos de procesamiento adaptados a la red y la computación cuántica óptica, en los que se preparan los estados de recursos de los qubits fotónicos entrelazados y se logran varias tareas midiendo los qubits. Sin embargo, generar tales estados de recursos es bastante desafiante. En este artículo, proponemos una arquitectura mínima con algunos dispositivos, un emisor cuántico y un bloque de dispersión (basado en puntos cuánticos o defectos) junto con un bucle de retroalimentación de línea de retardo, y analizamos su desempeño en la generación de algunos de los más comunes. estados de recursos
Nuestra arquitectura es modular, es decir, apilar los bloques de dispersión conduce a dispositivos capaces de generar estados más sofisticados (p. ej., estados gráficos de mayor dimensión).

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[ 73 ] Michael Newman, Leonardo Andreta de Castro y Kenneth R. Brown. "Generación de estados de clúster tolerantes a fallas a partir de estructuras cristalinas". Cuántica 4, 295 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-07-13-295

[ 74 ] Serge Galam y Alain Mauger. “Fórmulas universales para umbrales de percolación”. física Rev.E 53, 2177–2181 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.53.2177

Citado por

[1] Daoheng Niu, Yuxuan Zhang, Alireza Shabani y Hassan Shapourian, “Repetidores cuánticos unidireccionales totalmente fotónicos”, arXiv: 2210.10071, (2022).

[2] Yuan Zhan, Paul Hilaire, Edwin Barnes, Sophia E. Economou y Shuo Sun, "Análisis de rendimiento de repetidores cuánticos habilitados por estados de gráficos fotónicos generados de forma determinista", arXiv: 2209.11430, (2022).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-03-02 16:55:13). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

No se pudo recuperar Crossref citado por datos durante el último intento 2023-03-02 16:55:11: No se pudieron obtener los datos citados por 10.22331 / q-2023-03-02-935 de Crossref. Esto es normal si el DOI se registró recientemente.

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