تصميم القنوات الكمومية المستحثة بواسطة ذكاء بيانات PlatoBlockchain للبوابات القطرية. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

تصميم القنوات الكمومية المستحثة بواسطة بوابات قطرية

جينغتشين هو1, Qingzhong ليانغ1و روبرت كالدربانك1,2

1قسم الرياضيات ، جامعة ديوك ، دورهام ، نورث كارولاينا 27708 ، الولايات المتحدة الأمريكية
2قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، قسم علوم الحاسب ، جامعة ديوك ، نورث كارولاينا 27708 ، الولايات المتحدة الأمريكية

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

يتمثل التحدي الذي تواجهه الحوسبة الكمومية في الجمع بين مرونة الأخطاء والحساب الشامل. تلعب البوابات القطرية مثل البوابة المستعرضة $ T $ دورًا مهمًا في تنفيذ مجموعة عالمية من العمليات الكمية. يقدم هذا البحث إطارًا يصف عملية إعداد حالة الكود ، وتطبيق بوابة مادية قطرية ، وقياس متلازمة الكود ، وتطبيق تصحيح باولي الذي قد يعتمد على المتلازمة المقاسة (متوسط ​​القناة المنطقية الناتجة عن بوابة قطرية عشوائية) . يركز على أكواد CSS ، ويصف تفاعل حالات الكود والبوابات المادية من حيث معاملات المولد التي يحددها المشغل المنطقي المستحث. يعتمد تفاعل حالات الكود والبوابات القطرية بشدة على علامات مثبتات $ Z $ في كود CSS ، ويتضمن إطار عمل معامل المولد المقترح صراحة هذه الدرجة من الحرية. تستمد الورقة الشروط اللازمة والكافية لبوابة قطرية عشوائية للحفاظ على مساحة الكود الخاصة برمز المثبت ، وتوفر تعبيرًا صريحًا عن العامل المنطقي المستحث. عندما تكون البوابة القطرية عبارة عن بوابة قطرية ذات شكل تربيعي (قدمها Rengaswamy وآخرون) ، يمكن التعبير عن الشروط من حيث قابلية تقسيم الأوزان في الكودتين الكلاسيكيتين اللتين تحددان رمز CSS. تجد هذه الرموز تطبيقًا في تقطير الحالة السحرية وفي أي مكان آخر. عندما تكون جميع العلامات موجبة ، تحدد الورقة جميع رموز CSS الممكنة ، ثابتة في ظل الدوران المستعرض $ Z $ من خلال $ pi / 2 ^ l $ ، والتي تم إنشاؤها من أكواد Reed-Muller الكلاسيكية من خلال اشتقاق القيود الضرورية والكافية على $ ل دولار. يمتد إطار معامل المولد إلى أكواد التثبيت التعسفية ولكن لا يوجد شيء يمكن اكتسابه من خلال النظر في الفئة الأكثر عمومية من أكواد التثبيت غير المتدهورة.

لقد قدمنا ​​إطارًا يصف عملية إعداد حالة الشفرة ، وتطبيق بوابة مادية قطرية ، وقياس متلازمة الكود ، وتطبيق تصحيح باولي. يصف الإطار الرياضي لمعامل المولد تفاعل حالات الكود والبوابات المادية من حيث معاملات المولد التي يحددها المشغل المنطقي المستحث. يعتمد هذا التفاعل بشدة على علامات مثبتات $ Z $ في كود CSS.

لقد اشتقنا الشروط اللازمة والكافية لبوابة قطرية للحفاظ على مساحة الكود لرمز CSS وقدمنا ​​تعبيرًا صريحًا عن المشغل المنطقي المستحث. عندما تكون البوابة القطرية عبارة عن دوران مستعرض $ Z $ من خلال زاوية $ theta $ ، فقد اشتقنا شرطًا عالميًا بسيطًا يمكن التعبير عنه من حيث قابلية تقسيم الأوزان في الكودتين الكلاسيكيتين اللتين تحددان رمز CSS. عندما تكون جميع الإشارات في كود CSS موجبة ، فقد أثبتنا الشروط الضرورية والكافية لرموز مكونات Reed-Muller لإنشاء مجموعات من أكواد CSS ثابتة تحت المستعرض $ Z $-rotation عبر $ pi / 2 ^ l $ لبعض الأعداد الصحيحة $ ل دولار.

يوفر إطار معامل المولد أداة لتحليل التطور تحت أي بوابة قطرية معينة من رموز المثبت مع علامات عشوائية ، ويساعد على توصيف المزيد من أكواد CSS الممكنة التي يمكن استخدامها في تقطير الحالة السحرية.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] جوناس تي أندرسون وتوماس جوتشيم أوكونور. تصنيف البوابات المستعرضة في أكواد تثبيت كيوبت. معلومات الكم. الكمبيوتر ، 16 (9-10): 771-802 ، يوليو 2016. دوى: 10.26421 / qic16.9-10-3.
https: / / doi.org/ 10.26421 / qic16.9-10-3

[2] حسين أنور وإيرل ت. كامبل ودان إي براون. Qutrit ماجيك الدولة التقطير. New J. Phys.، 14 (6): 063006، 2012. doi: 10.1088 / 1367-2630 / 14/6/063006.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​14/​6/​063006

[3] جيمس اكس. أصفار كثيرات الحدود على الحقول المحدودة. أكون. ياء الرياضيات ، 86 (2): 255-261 ، 1964. دوى: 10.2307 / 2373163.
الشبكي: / / doi.org/ 10.2307 / 2373163

[4] سلمان بيجي وبيتر دبليو شور. $ mathcal {C} _3 $ ، عمليات شبه كليفورد وشبه كليفورد المعممة. إنفورم الكمومي. الكمبيوتر ، 10 (1 & 2) ، 2010. doi: 10.26421 / QIC10.1-2-4.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC10.1-2-4

[5] Ingemar Bengtsson، Kate Blanchfield، Earl T. Campbell، and Mark Howard. ترتيب 3 تناظر في التسلسل الهرمي كليفورد. J. فيز. الرياضيات. Theor.، 47 (45): 455302، 2014. doi: 10.1088 / 1751-8113 / 47/45/455302.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​47/​45/​455302

[6] يوري ل بوريسوف. حول نتيجة Mceliece حول قابلية تقسيم الأوزان في أكواد Reed-Muller الثنائية. في ورشة العمل الدولية السابعة ، الرموز المثلى والموضوعات ذات الصلة ، الصفحات 47-52 ، 2013. URL: http: / / www.moi.math.bas.bg/ oc2013 / a7.pdf.
http: / / www.moi.math.bas.bg/ oc2013 / a7.pdf

[7] بي أوسكار بويكين ، وتال مور ، وماثيو بولفر ، وفواني رويشودري ، وفاروخ وطن. حول الحوسبة الكمومية الشاملة والمتسامحة للخطأ: أساس جديد وإثبات بناء جديد للعالمية لأساس شور. في 40 Annu. سيمب. وجد. حاسوب. علوم. (Cat. No.99CB37039) ، الصفحات 486-494. IEEE، 1999. doi: 10.1109 / sffcs.1999.814621.
https: / / doi.org/ 10.1109 / sffcs.1999.814621

[8] سيرجي برافي ، ماتياس إنجلبرخت ، روبرت كونيغ ، ونولان بيرد. تصحيح الأخطاء المترابطة برموز السطح. Npj Quantum Inf. ، 4 (1): 1–6 ، 2018. doi: 10.1038 / s41534-018-0106-y.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-018-0106 ذ

[9] سيرجي برافي وجيونجوان هاه. تقطير الحالة السحرية مع ارتفاع منخفض. فيز. القس أ ، 86 (5): 052329 ، 2012. دوى: 10.1103 / physreva.86.052329.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.86.052329

[10] سيرجي برافي وأليكسي كيتاييف. حساب كمي عالمي مع بوابات كليفورد المثالية والنقاط الصاخبة. فيز. القس أ ، 71 (2): 022316 ، 2005. دوى: 10.1103 / physreva.71.022316.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.71.022316

[11] روبرت أ.كالدربانك ، وإريك م.رينز ، وبيتر دبليو شور ، ونيل جيه إيه سلون. تصحيح الخطأ الكمي عبر أكواد تزيد عن $ {GF} $ (4). IEEE Trans. المشاة. Theory، 44 (4): 1369–1387، 1998. doi: 10.1109 / isit.1997.613213.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / isit.1997.613213

[12] روبرت أ.كالدربانك وبيتر دبليو شور. توجد أكواد جيدة لتصحيح الخطأ الكمي. فيز. القس أ ، 54: 1098-1105 ، أغسطس 1996. دوى: 10.1103 / physreva.54.1098.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.54.1098

[13] إيرل ت. كامبل وحسين أنور ودان إي براون. تقطير الحالة السحرية في جميع الأبعاد الأولية باستخدام أكواد Reed-Muller الكمومية. فيز. القس X، 2 (4): 041021، 2012. doi: 10.1103 / physrevx.2.041021.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.2.041021

[14] إيرل تي كامبل ومارك هوارد. إطار موحد لتقطير الحالة السحرية وتوليف البوابة متعددة البتات بتكلفة مخفضة للموارد. فيز. القس أ ، 95 (2): 022316 ، 2017. doi: 10.1103 / physreva.95.022316.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.022316

[15] شون إكس كوي ، ودانييل جوتسمان ، وأنيرود كريشنا. بوابات قطرية في تسلسل كليفورد الهرمي. فيز. القس أ ، 95 (1): 012329 ، 2017. دوى: 10.1103 / physreva.95.012329.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.95.012329

[16] دريبتو إم ديبروي ، وليرد إيجان ، وكريستال نويل ، وأندرو رايزنجر ، ودايوي تشو ، وديبوبريو بيسواس ، وماركو سيتينا ، وكريس مونرو ، وكينيث آر براون. تحسين تعادلات المثبت لتحسين ذكريات كيوبت المنطقية. فيز. القس ليت. ، 127 (24) ، ديسمبر 2021. doi: 10.1103 / physrevlett.127.240501.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.127.240501

[17] بريان إيستن وإيمانويل نيل. القيود المفروضة على مجموعات البوابات الكمومية المشفرة المستعرضة. فيز. القس Lett.، 102 (11): 110502، 2009. doi: 10.1103 / physrevlett.102.110502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.102.110502

[18] دانيال جوتسمان. أكواد المثبت وتصحيح الخطأ الكمي. معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، 1997. doi: 10.48550 / arXiv.quant-ph / 9705052.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 9705052
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9705052

[19] دانيال جوتسمان. تمثيل هايزنبرج لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. arXiv preprint quant-ph / 9807006، 1998. doi: 10.48550 / arXiv.quant-ph / 9807006.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 9807006
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9807006

[20] دانيال جوتسمان وإسحاق إل تشوانج. إثبات جدوى الحساب الكمي العالمي باستخدام النقل الآني وعمليات أحادية الكيوبت. الطبيعة ، 402 (6760): 390-393 ، 1999. دوى: 10.1038 / 46503.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / 46503

[21] Jeongwan Haah. أبراج أكواد الكم المعممة القابلة للقسمة. فيز. القس أ ، 97 (4): 042327 ، 2018. دوى: 10.1103 / physreva.97.042327.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.97.042327

[22] Jeongwan Haah و Matthew B. Hastings. رموز وبروتوكولات لتقطير $ t $ ، و- $ s $ ، وبوابات toffoli. الكم ، 2:71 ، 2018. doi: 10.22331 / q-2018-06-07-71.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-06-07-71

[23] Jingzhen Hu و Qingzhong Liang و Narayanan Rengaswamy و Robert Calderbank. التخفيف من الضوضاء المتماسكة عن طريق موازنة الوزن - 2 دولارًا أمريكيًا دولارًا أمريكيًا - مثبتات. IEEE Trans. المشاة. النظرية ، 68 (3): 1795-1808 ، 2022. دوى: 10.1109 / tit.2021.3130155.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tit.2021.3130155

[24] إيمانويل نيل ، وريموند لافلام ، ووجسيخ زورك. عتبة الدقة للحساب الكمومي. arXiv quant-ph / 9610011، 1996. doi: 10.48550 / arXiv.quant-ph / 9610011.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 9610011
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 9610011

[25] أنيرود كريشنا وجان بيير تيليش. نحو التقطير المنخفض الحالة السحرية. فيز. القس Lett.، 123 (7): 070507، 2019. doi: 10.1103 / physrevlett.123.070507.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.123.070507

[26] أندرو ج.لندال وكريس سيزار. مجموعة التعليمات المعقدة بنية الحوسبة لأداء دورات كمية دقيقة مع قدر أقل من السحر. الإصدار التمهيدي لـ arXiv arXiv: 1302.3240 ، 2013. doi: 10.48550 / arXiv.1302.3240.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1302.3240
أرخايف: 1302.3240

[27] فلورنس جيه ماكويليامز. نظرية حول توزيع الأوزان في كود نظامي. Bell Labs Tech. J.، 42 (1): 79–94، January 1963. doi: 10.1002 / j.1538-7305.1963.tb04003.x.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1963.tb04003.x

[28] فلورنس جيه ماكويليامز ونيل جيه أيه سلون. نظرية أكواد تصحيح الخطأ ، المجلد 16. Elsevier ، 1977.

[29] روبرت ج. على التسلسلات الدورية من GF ($ q $). J. مشط. نظرية سر. أ ، 10 (1): 80-91 ، 1971. دوى: 10.1016 / 0097-3165 (71) 90066-5.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0097-3165(71)90066-5

[30] روبرت ج. تطابق الوزن للرموز الدورية p-ary. الرياضيات المنفصلة ، 3 (1): 177-192 ، 1972. دوى: 10.1016 / 0012-365X (72) 90032-5.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0012-365X(72)90032-5

[31] سبهر نظامي وجونغوان هاه. تصنيف رموز ثلاثية صغيرة. فيز. القس أ ، 106: 012437 ، يوليو 2022. دوى: 10.1103 / PhysRevA.106.012437.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012437

[32] مايكل إيه نيلسن وإسحاق إل تشوانج. الحساب الكمي والمعلومات الكمومية: إصدار الذكرى العاشرة. مطبعة جامعة كامبريدج ، 10.

[33] Tefjol Pllaha و Narayanan Rengaswamy و Olav Tirkkonen و Robert A. Calderbank. فك تسلسل كليفورد الهرمي. الكم ، 4: 370 ، 2020. doi: 10.22331 / q-2020-12-11-370.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-12-11-370

[34] بن دبليو ريتشارت. العالمية الكمية من تقطير الحالات السحرية المطبقة على أكواد المغلق. إنفورم الكمومي. عملية. ، 4 (3): 251-264 ، 2005. دوى: 10.1007 / s11128-005-7654-8.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-005-7654-8

[35] نارايانان رينجاسوامي وروبرت أ.كالدربانك ومايكل نيومان وهنري دي فيستر. على أمثلية رموز CSS للعرض $ T $. IEEE J. Sel. مناطق في Inf. النظرية ، 1 (2): 499-514 ، 2020. doi: 10.1109 / jsait.2020.3012914.
https: / / doi.org/ 10.1109 / jsait.2020.3012914

[36] نارايانان رينجاسوامي وروبرت أ.كالدربانك وهنري دي فيستر. توحيد تسلسل كليفورد الهرمي عبر مصفوفات متماثلة فوق الحلقات. فيز. القس أ ، 100 (2): 022304 ، 2019. دوى: 10.1103 / physreva.100.022304.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.100.022304

[37] AM Steane. أكواد بسيطة لتصحيح الأخطاء الكمومية. فيز. القس أ ، 54 (6): 4741-4751 ، 1996. دوى: 10.1103 / PhysRevA.54.4741.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.4741

[38] مايكل فاسمر وألكسندر كوبيكا. تحويل أكواد الكم. PRX Quantum ، 3 (3) ، أغسطس 2022. doi: 10.1103 / prxquantum.3.030319.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.3.030319

[39] كريستوف فويو ونيكولاس ب. بروكمان. رموز دبوس الكم. IEEE Trans. المشاة. Theory، 68 (9): 5955–5974، Sep 2022. doi: 10.1109 / tit.2022.3170846.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tit.2022.3170846

[40] مارك إم وايلد. نظرية المعلومات الكمومية. مطبعة جامعة كامبريدج ، 2013.

[41] باولو زاناردي وماريو راسيتي. أكواد الكم الصامتة. فيز. القس Lett.، 79 (17): 3306، 1997. doi: 10.1103 / PhysRevLett.79.3306.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.79.3306

[42] باي تسنغ ، وشيه تشين ، وإسحاق إل تشوانغ. عمليات شبه كليفورد ، وهيكل $ mathcal {C} _k $ هرمي ، وتعقيد البوابة للحساب الكمي المتسامح مع الأخطاء. فيز. القس أ ، 77 (4): 042313 ، 2008. دوى: 10.1103 / physreva.77.042313.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.77.042313

[43] باي تسنغ ، أندرو كروس ، وإسحاق إل تشوانغ. القابلية للتقاطع مقابل العالمية للشفرات الكمية المضافة. IEEE Trans. المشاة. النظرية ، 57 (9): 6272-6284 ، 2011. دوى: 10.1109 / tit.2011.2161917.
https: / / doi.org/ 10.1109 / tit.2011.2161917

دليلنا يستخدم من قبل

[1] Jingzhen Hu ، و Qingzhong Liang ، و Narayanan Rengaswamy ، و Robert Calderbank ، "تخفيف الضوضاء المتماسكة عن طريق موازنة الوزن - 2 $ Z $ - المثبتات" ، أرخايف: 2011.00197.

[2] Jingzhen Hu و Qingzhong Liang و Robert Calderbank ، "Climbing the Diagonal Clifford Hierarchy" ، أرخايف: 2110.11923.

[3] Jingzhen Hu و Qingzhong Liang و Robert Calderbank ، "الرموز القابلة للقسمة للحساب الكمي" ، أرخايف: 2204.13176.

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2022-09-08 15:11:47). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2022-09-08 15:11:45: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2022-09-08-802 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم