調節回路における光子ボゾンサンプリング
Matthew A Broome1, Alessandro Fedrizzi, Saleh Rahimi-Keshari
1Centre for Engineered Quantum Systems, School of Mathematics and Physics, University of Queensland, Brisbane, Queensland 4072, Australia. m.a.broome@googlemail.com
Science (New York, N.Y.)
|December 22, 2012
まとめ
量子コンピューティングは,普遍的な量子コンピュータを必要としないかもしれません. ボゾンサンプリング実験では,不完全さにもかかわらず,量子装置は複雑なタスクを効率的に実行することができ,拡張チャーチ-チューリング論説に挑戦することが示されています.
科学分野:
- 量子情報科学とは,量子情報科学である.
- 量子光学とは,量子光学である.
- コンピューティングの複雑性理論
背景:
- 拡張されたチャーチ-チューリング説は,物理的に実現可能な計算は,古典的なコンピュータによって効率的に実行できると主張しています.
- 量子コンピュータは,特定のコンピューティングタスクに対して指数関数的なスピードアップを約束しますが,その必要性は議論されています.
- ボゾンサンプリングは特定の計算作業であり,古典的なコンピュータでは難解であるが,量子装置では実現可能であると考えられている.
研究 の 目的:
- ボゾンサンプリングの理論的予測を実験的に検証する.
- 量子計算のためのタスクとしてボゾンサンプリングの実現可能性をテストするために.
- 実験上の不完全性がある場合におけるボゾンサンプリングプロトコルの堅実性を調査する.
主な方法:
- ボゾンサンプリング用の6モード統合光学回路の実験実装.
- 光学回路を通して3つの光子の散乱.
- フォトン散乱振幅の測定と理論的予測との比較 (サブマトリクスの常数).
- フォトンの損失,ソースの不完全さ,検出器の非効率性の影響の分析.
主要な成果:
- 三光子の散乱振幅が,マトリックスパーマナントに基づく理論的予測と一致するかどうかを実験的に検証する.
- 避けられない実験的な不完全さにもかかわらず,ボゾンサンプリングプロトコルの堅牢さの実証.
- ボゾンサンプリングの基礎となる基本的な原理の検証.
結論:
- ボゾンサンプリングは実験的に実現し,その中心的な前提が検証できます.
- ボゾンサンプリングのタスクは,現実的な実験条件に頑丈です.
- 効率的なボゾンサンプリングは,普遍的な量子コンピュータよりも複雑でない量子ハードウェアで達成可能であり,特定のタスクで量子コンピュータの必要性に異議を唱えます.
