Purificazione dell’entanglement ad alta dimensionalità arbitraria mediante la sovrapposizione dei cammini

Abstract degli autori

L’entanglement quantistico ad alta dimensionalità offre vantaggi significativi rispetto alle controparti bidimensionali in diversi compiti di elaborazione dell’informazione quantistica. Proponiamo un metodo scalabile per implementare un protocollo arbitrario di purificazione dell’entanglement ad alta dimensionalità (HDEPP) usando la sovrapposizione dei cammini. Selezionando opportuni gate a singolo qudit, è possibile purificare gli errori di tipo qudit-flip e phase-flip. Controintuitivamente, l’HDEPP diventa più robusto nei sistemi di dimensione maggiore e la fedeltà di purificazione aumenta con l’aumentare della dimensione. Il nostro HDEPP non solo richiede meno risorse operative, ma può anche, in linea di principio, raggiungere una fedeltà unitaria attraverso più cicli di iterazione. Inoltre, sviluppiamo schemi ottici realizzabili per purificare il grado di libertà della frequenza dei fotoni soggetti a errori di tipo qudit-flip e phase-flip, usando l’iperentanglement. Questo lavoro apre la strada alla comunicazione quantistica ad alta dimensionalità e alle reti quantistiche.