量子物理
[提交于 2024年7月22日
]
标题: 基于发射器的光子图态生成协议的优化复杂度和资源最小化
标题: Optimization complexity and resource minimization of emitter-based photonic graph state generation protocols
摘要: 光子图态对于基于测量和融合的量子计算、量子网络和传感非常重要。原则上,可以通过使用发射器来创建所需的纠缠来确定性地生成它们。找到减少发射器之间纠缠门数量的方法,并理解此类协议的整体优化复杂性对于实际实现至关重要。在这里,我们使用图论概念来解决这些问题。我们开发了优化器,以最小化纠缠门的数量,与朴素方案相比,对于中等大小的随机图,减少了最多75$\%$。虽然优化发射器-发射器CNOT计数的复杂性可能是NP难的,但我们能够基于图变换和稳定子电路优化之间的强连接开发启发式方法。这些模式使我们能够处理大型图,并且在不依赖细微指标(如边密度)的情况下,仍能实现发射器CNOTs最多$66\%$的减少。我们找到了准备任何大小的未编码和编码中继图态的最佳发射顺序和电路,尽管两个优化问题的平均复杂性都是NP难的,但仍实现了发射器和CNOT资源的全局最小化。我们进一步研究了图的局部等价轨道。虽然对于任意图来说枚举轨道是$\#$P完全的,但我们分析计算了中继图轨道的大小,并找到了生成任何中继大小轨道的过程。最后,我们检查了从给定轨道准备任何图的纠缠门成本,并表明我们可以在整个轨道中实现相同的最优CNOT计数。
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