Fuente fotónica integrada de los qubits de Gottesman-Kitaev-Preskill

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Fotónica integrada
• La computación cuántica

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas fotónicas requieren estados ópticos robustos para la codificación de qubits.
• Los estados Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) ofrecen un enfoque prometedor para conjuntos de puertas universales que usan operaciones gaussianas.
• La generación anterior de estados GKP dependía de la óptica de espacio libre, lo que limitaba la escalabilidad.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la generación de estados de qubit GKP utilizando un chip fotónico integrado.
• Evaluar la idoneidad de estos estados GKP integrados para la computación cuántica tolerante a fallas.

Principales métodos:

• Fabricación de un chip fotónico integrado de baja pérdida en una plataforma de nitruro de silicio.
• Acoplamiento del chip con detectores de resolución de número de fotones de alta eficiencia.
• Caracterización de los estados de GKP generados, incluidas las distribuciones de cuadratura y la negatividad de la función de Wigner.

Principales resultados:

• Generación exitosa de estados de qubit GKP en un chip fotónico integrado.
• Características observadas a nivel de modo crítico para la tolerancia a fallas, incluidos múltiples picos de cuadratura y una estructura de celosía 3x3 en la función de Wigner.
• Potencial demostrado para estados de GKP tolerantes a fallos con una mayor reducción de las pérdidas.

Conclusiones:

• El enfoque de chip fotónico integrado valida un componente clave para las arquitecturas de computación cuántica bosónica.
• Este trabajo allana el camino para fuentes de estado GKP escalables para futuras computadoras cuánticas tolerantes a fallas.
• La tecnología desarrollada apoya el avance de la computación cuántica fotónica compatible con la temperatura ambiente.