Mitigazione degli errori su un dispositivo fotonico quantistico a breve termine

Timestamp: 4 maggio 2021 7:18
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Daiqin Su1, Roberto Israele1, Kunal Sharma2, Haoyu Qi1, Ish Dhand1e Kamil Brádler1

1Xanadu, Toronto, Ontario, M5G 2C8, Canada
2Hearne Institute for Theoretical Physics e Dipartimento di Fisica e Astronomia, Louisiana State University, Baton Rouge, LA USA

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Astratto

La perdita di fotoni è distruttiva per le prestazioni dei dispositivi fotonici quantistici e quindi sopprimere gli effetti della perdita di fotoni è fondamentale per le tecnologie quantistiche fotoniche. Presentiamo due schemi per mitigare gli effetti della perdita di fotoni per un dispositivo di campionamento del bosone gaussiano, in particolare, per migliorare la stima delle probabilità di campionamento. Invece di utilizzare codici di correzione degli errori che sono costosi in termini di sovraccarico delle risorse hardware, i nostri schemi richiedono solo una piccola quantità di modifiche hardware o addirittura nessuna modifica. Le nostre tecniche di soppressione delle perdite si basano sulla raccolta di dati di misurazione aggiuntivi o sulla classica post-elaborazione una volta ottenuti i dati di misurazione. Mostriamo che con un costo moderato della post-elaborazione classica, gli effetti della perdita di fotoni possono essere soppressi in modo significativo per una certa quantità di perdita. Gli schemi proposti sono quindi un fattore chiave per le applicazioni di dispositivi quantistici fotonici a breve termine.

Immagine in primo piano: mitiga l'effetto della perdita di fotoni per uno stato di vuoto spremuto a due modalità. Qui $ P ([n, n]) $ è la probabilità di rilevare un modello di numero di fotoni $ [n, n] $.

Riepilogo popolare

Il dispositivo Gaussian boson sampling (GBS) è uno dei dispositivi fotonici quantistici più promettenti. Recentemente è stato utilizzato per dimostrare il vantaggio computazionale quantistico rispetto ai computer classici in uno specifico problema di campionamento. Il dispositivo GBS potrebbe anche trovare applicazioni pratiche, ad esempio, nella risoluzione di problemi di docking molecolare, nel prossimo futuro. Tuttavia, le prestazioni del dispositivo GBS sono notevolmente ridotte dalla perdita di fotoni. In linea di principio, la perdita di fotoni può essere corretta utilizzando codici di correzione degli errori quantistici, ma questi codici introducono un grande sovraccarico di risorse. Questo lavoro propone due schemi per mitigare l'effetto della perdita di fotoni per il dispositivo GBS a breve termine, con una piccola modifica hardware o addirittura nessuna modifica. Il prezzo da pagare è eseguire più esperimenti e la classica post-elaborazione. Questo lavoro rileva che l'effetto della perdita di fotoni può essere soppresso in modo significativo con una quantità moderata di risorse classiche. Pertanto, gli schemi di mitigazione delle perdite proposti sono essenziali per le applicazioni a breve termine delle tecnologie fotoniche quantistiche.

► dati BibTeX

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Citato da

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-05-04-452/

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