Optimisation théorique des graphes pour la génération d'états de graphes basée sur la fusion

Optimisation théorique des graphes pour la génération d'états de graphes basée sur la fusion

Horodatage: 20 décembre 2023 9h41

Seok Hyung Lee1,2 et Hyunseok Jeong1

1Département de physique et d'astronomie, Université nationale de Séoul, Séoul 08826, République de Corée
2Centre for Engineered Quantum Systems, School of Physics, University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australie

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Abstract

Les états de graphes sont des ressources polyvalentes pour diverses tâches de traitement de l’information quantique, notamment l’informatique quantique basée sur des mesures et les répéteurs quantiques. Bien que la porte de fusion de type II permette la génération entièrement optique d’états de graphes en combinant de petits états de graphes, sa nature non déterministe entrave la génération efficace d’états de grands graphes. Dans ce travail, nous présentons une stratégie théorique des graphes pour optimiser efficacement la génération basée sur la fusion de tout état de graphe donné, ainsi qu'un package Python OptGraphState. Notre stratégie comprend trois étapes : simplifier l'état du graphe cible, construire un réseau de fusion et déterminer l'ordre des fusions. En utilisant cette méthode proposée, nous évaluons les frais généraux de ressources de graphes aléatoires et de divers graphes bien connus. De plus, nous étudions la probabilité de succès de la génération d’états de graphes étant donné un nombre restreint d’états de ressources disponibles. Nous espérons que notre stratégie et nos logiciels aideront les chercheurs à développer et à évaluer des schémas expérimentalement viables utilisant les états des graphes photoniques.

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Image présentée : Exemple d'un graphe démêlé et de son réseau de fusion correspondant, dérivé de l'état du graphe d'origine à l'aide de notre stratégie proposée. Le graphe démêlé, une variante simplifiée de l'original, produit le même état de graphe suite à l'application de portes Clifford locales spécifiques et de fusions de type II. Le réseau de fusion représente un arrangement systématique d’états de ressources de base, qui commande les fusions nécessaires pour reconstruire l’état original du graphe.

Résumé populaire

Les états graphiques, qui sont des états quantiques dans lesquels les qubits sont intriqués d'une manière ordonnée par une structure graphique, sont des états de ressources polyvalents pour l'informatique quantique et la communication. En particulier, les états des graphes dans les systèmes photoniques peuvent être utilisés pour l’informatique quantique basée sur les mesures et l’informatique quantique basée sur la fusion, qui sont des candidats prometteurs pour l’informatique quantique tolérante aux pannes à court terme. Dans ce travail, nous proposons une méthode pour construire des états de graphes photoniques arbitraires à partir d’états de ressources de base initiaux à trois photons. Ceci est réalisé grâce à une série d’opérations de « fusion », dans lesquelles des états de graphes plus petits sont fusionnés de manière probabiliste en de plus grands via des mesures de photons spécifiques. Le cœur de notre stratégie est un cadre théorique des graphes conçu pour minimiser les besoins en ressources de ce processus, améliorant ainsi l'efficacité et la faisabilité.

► Données BibTeX

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Cité par

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