Vzorkování bosonů z negaussovských stavů

Abstract

Kvantové technologie jsou po desetiletí ústředním bodem výzkumu a vykazují slibné pokroky oproti klasickým protějškům. Koncept kvantové nadřazenosti podtrhuje kvalitativní výpočetní výhodu, kterou mají kvantové počítače oproti klasickým. Tato zařízení mohou řešit problémy, které jsou pro klasické počítače prakticky neproveditelné v rozumných časových rámcích. Navzdory očekávání kolem vývoje plně funkčních kvantových počítačů se značným počtem qubitů pod koherentní kontrolou je tento milník ještě několik let daleko. Prokázání kvantové nadřazenosti však nutně nevyžaduje univerzální kvantový počítač. Tato práce se zaměřuje konkrétně na problém vzorkování bosonů a je strukturována kolem tří hlavních oblastí zkoumání. Nejprve se ponoří do kvantové optiky, aby získal teoretické nástroje nezbytné pro pochopení bosonového vzorkování. Za druhé, zkoumá vývoj protokolů bosonového vzorkování, aby posoudil jejich výkon. Nakonec prezentuje výsledky výzkumu bosonového vzorkování s negaussovskými státy.

Quantum technologies have been a focal point of research for decades, showing promising advancements over classical counterparts. The concept of Quantum Supremacy underscores the qualitative computational advantage quantum computers hold over classical ones. These devices can address problems that are practically infeasible for classical computers to solve within reasonable time frames. Despite the anticipation surrounding the development of fully functional quantum computers with a significant number of qubits under coherent control, this milestone is still a few years away. However, demonstrating quantum supremacy doesn’t necessarily require a universal quantum computer. This thesis centers specifically on the Boson Sampling problem and is structured around three primary areas of investigation. Firstly, it delves into Quantum Optics to acquire the theoretical tools essential for comprehending Boson Sampling. Secondly, it scrutinizes the evolution of Boson Sampling protocols to assess their performance. Lastly, it presents research outcomes on Boson Sampling with Non-Gaussian states.