السعة الكمومية والرموز لقناة إزالة الخسارة البوسونية PlatoBlockchain Data Intelligence. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

سعة ورموز الكم لقناة إزالة الطور البوزوني

بيتر ليفيانت1تشيان شو2، ليانغ جيانغ2، وسيرج روزنبلوم1

1قسم فيزياء المادة المكثفة ، معهد وايزمان للعلوم ، رحوفوت 76100 ، إسرائيل
2مدرسة بريتزكر للهندسة الجزيئية ، جامعة شيكاغو ، شيكاغو ، إلينوي 60637 ، الولايات المتحدة الأمريكية

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

ملخص

توفر الكيوبتات البوزونية المشفرة في أنظمة متغيرة مستمرة بديلاً واعدًا للكيوبتات ثنائية المستوى للحساب الكمي والتواصل. حتى الآن ، كان فقد الفوتون هو المصدر المهيمن للأخطاء في الكيوبتات البوزونية ، لكن الانخفاض الكبير في فقد الفوتون في تجارب الكيوبت البوزونية الحديثة يشير إلى أنه ينبغي أيضًا مراعاة أخطاء إزالة الحشو. ومع ذلك ، هناك نقص في الفهم التفصيلي لفقدان الفوتون المشترك وقناة إزالة الطرود. هنا ، نوضح أنه ، على عكس الأجزاء المكونة لها ، فإن قناة إزالة الخسارة المجمعة غير قابلة للتحلل ، مما يشير إلى بنية أكثر ثراءً لهذه القناة. نحن نوفر حدودًا لقدرة قناة إزالة الخسارة ونستخدم التحسين العددي للعثور على أكواد أحادية الوضع مثالية لمجموعة كبيرة من معدلات الخطأ.

في هذا البحث ، قمنا بإلقاء الضوء على خصائص الكيوبتات البوزونية (الضوئية) التي تتعرض لأخطاء فقدان الفوتون وأخطاء إزالة الحشو. هذا السيناريو مهم بشكل خاص في الأنظمة الكمومية الحالية ، حيث تحدث الخسارة وإزالة الطور في وقت واحد وتتطلب تصحيح الخطأ النشط. نظهر أن بنية قناة الخطأ المدمجة أكثر تعقيدًا بكثير من الأجزاء المكونة لها. ومع ذلك ، يمكننا توفير حدود حول كيفية تخزين المعلومات بشكل جيد في حالة وجود أخطاء فقد وإلغاء الحشو. ثم نستخدم طرق التحسين العددي للعثور على أكواد تصحيح الخطأ المثلى. تتمثل إحدى النتائج الرئيسية في أن الكيوبتات البوزونية المشفرة لها متوسط ​​رقم فوتون مثالي لمجموعة كبيرة من معدلات الخسارة وإزالة الطور. هذا في تناقض صارخ مع الفقد النقي أو أخطاء إزالة الطور الخالص ، حيث يؤدي عدد أكبر من الفوتونات دائمًا إلى أداء شفرة أفضل.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] Peter W. Shor "مخطط لتقليل فك الترابط في ذاكرة الكمبيوتر الكمومية" Physical Review A 52، R2493 (1995).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493

[2] مارك إم وايلد "نظرية المعلومات الكمومية" مطبعة جامعة كامبريدج (2013).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https:/​/​www.cambridge.org/​core/​books/​quantum-information-theory/​9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623

[3] سيث لويد "قدرة القناة الكمومية الصاخبة" مراجعة فيزيائية أ 55 ، 1613 (1997).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

[4] نسيم أوفيك ، وأندريه بترينكو ، ورينير هيريس ، وفيليب رينهولد ، وزكي ليغطاس ، وبريان فلاستاكيس ، ويهان ليو ، ولويجي فرونزيو ، و SM Girvin ، و L. Jiang ، و Mazyar Mirrahimi ، و MH Devoret ، و RJ Schoelkopf ، "إطالة عمر بت الكم تصحيح الخطأ في الدوائر فائقة التوصيل "Nature 536، 441–445 (2016).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ articles / nature18949

[5] فيكتور ف. ألبرت ، كيونغجو نوه ، كاسبر دوفينفووردن ، ديلان جيه يونغ ، آر تي بريرلي ، فيليب رينهولد ، كريستوف فويلوت ، لينشو لي ، تشاو شين ، إس إم جيرفين ، باربرا إم تيرهال ، وليانغ جيانغ ، "أداء وهيكل فردي- وضع الرموز البوزونية ”مراجعة فيزيائية أ 97 ، 032346 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[6] كيونغجو نوهاند كريستوفر تشامبرلاند "تصحيح الخطأ الكمي البوزوني المتسامح مع السطح-جوتسمان-كيتاييف-بريسكيل كود" مراجعة فيزيائية أ 101 ، 012316 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316

[7] أطروحة كيونغجو نوه بعنوان "الحساب الكمي والاتصال في الأنظمة البوزونية" (2020).

[8] دانيال جوتسمان ، أليكسي كيتايف ، وجون بريسكيل ، "ترميز كيوبت في مذبذب" فيزيكال ريفيو أ 64 ، 012310 (2001).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[9] ب. كامبان إيبارك ، أ. إيكبوش ، إس. توزارد ، إي زاليس-جيلر ، إن.إي فراتيني ، في في سيفاك ، ب.رينهولد ، إس بوري ، إس. شانكار ، آر جيه شولكوبف ، إل فرونزيو ، إم ميرراهيمي ، و MH Devoret ، "تصحيح الخطأ الكمي للكيوبت المشفر في حالات الشبكة لمذبذب" Nature 584، 368–372 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2603-3

[10] رومانينكو ، ر. بيليبينكو ، إس. زورزيتي ، د. فرولوف ، إم. أويدا ، إس بيلومستنيخ ، إس بوزين ، وأ. $ = 20 s 'مراجعة فعلية مطبقة 2 ، 13 (34032).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.13.034032

[11] ماثيو ريجور ، وولفجانج بفاف ، وكريستوفر أكسيلين ، ورينير دبليو هيريس ، ونسيم أوفيك ، وكاترينا سليوا ، وإريك هولاند ، وتشين وانج ، وجاكوب بلوموف ، وكيفن تشو ، ومايكل ج.هاتريدج ، ولويجي فرونزيو ، وميشيل إتش ديفوريت ، وليانغ جيانغ ، وروبرت Schoelkopf ، "ذاكرة الكم مع تماسك ميلي ثانية في الدائرة QED" مراجعة فيزيائية B 94 ، 014506 (2016).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.94.014506

[12] S. Rosenblum ، P. Reinhold ، M. Mirrahimi ، Liang Jiang ، L. Frunzio ، و RJ Schoelkopf ، "اكتشاف متسامح للخطأ الكمي" Science 361 ، 266-270 (2018).
https: / / doi.org/10.1126 / science.aat3996
http: / / science.sciencemag.org/

[13] AP Sears ، و A. Petrenko ، و G. Catelani ، و L. Sun ، و Hanhee Paik ، و G. Kirchmair ، و L. Frunzio ، و LI Glazman ، و SM Girvin ، و RJ Schoelkopf ، "ضوضاء أطلقها الفوتون في حد التشتت القوي للدائرة QED "مراجعة البدنية ب 86 ، 180504 (2012).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.86.180504

[14] Arne L. Grimsmo ، و Joshua Combes ، و Ben Q. Baragiola ، "الحوسبة الكمومية باستخدام رموز بوسونية متماثلة الدوران" فيزيائي ريفيو X 10 ، 011058 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058

[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell "المقايضات على مرونة تحول الأرقام والمرحلة في رموز الكم البوزونية" معاملات IEEE حول نظرية المعلومات 67 ، 6644 - 6652 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873

[16] فيليكس ليدتزكي وديبي ليونج وجرايم سميث ، "قناة إفراغ والحساسية الفائقة للمعلومات المتماسكة" رسائل المراجعة الفيزيائية 121 ، 160501 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PHYSREVLETT.121.160501
الشبكي: / / journals.aps.org/ ااا / مجردة / 10.1103،121.160501 / PhysRevLett.XNUMX

[17] روبرت ل. كوسوت ودانييل أ. ليدار "تصحيح الخطأ الكمي عبر تحسين محدب" معالجة المعلومات الكمية 8 ، 443-459 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​S11128-009-0120-2
https:/​/​link.springer.com/​article/​10.1007/​s11128-009-0120-2

[18] كيونغجو نوه ، فيكتور ف. ألبرت ، وليانغ جيانغ ، "حدود السعة الكمية لقنوات الفقد الحراري الغاوسي والمعدلات القابلة للتحقيق مع رموز جوتسمان-كيتاييف-بريسكيل" معاملات IEEE حول نظرية المعلومات 65 ، 2563-2582 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2873764

[19] ماريوس هـ.مايكل ، ماتي سيلفيري ، آر تي بريرلي ، فيكتور ف. ألبرت ، جوها سالميليتو ، ليانج جيانج ، إس إم جيرفين ، "فئة جديدة من أكواد تصحيح الأخطاء الكمومية لوضع بوزوني" Physical Review X 6، 031006 (2016).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031006

[20] Mazyar Mirrahimi و Zaki Leghtas و Victor V. Albert و Steven Touzard و Robert J. Schoelkopf و Liang Jiang و Michel H. Devoret ، "cat-qubits المحمية ديناميكيًا: نموذج جديد للحساب الكمي الشامل" New Journal of Physics 16، 045014 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​4/​045014

[21] أمير أرقند ، لاله معمارزاده ، وستيفانو مانشيني ، "السعة الكمومية لقناة إزالة الطحن البوزونية" مراجعة فيزيائية أ 102 ، 42413 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413

[22] أندرياس وينتر "معيار الماس المقيّد بالطاقة مع تطبيقات للاستمرارية المنتظمة لقدرات القناة المتغيرة المستمرة" arXiv: 1712.10267 [quant-ph] (2017).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1712.10267

[23] مايكل إم وولف ، ديفيد بيريز غارسيا ، وجيزا جيدكي ، "القدرات الكمية للقنوات البوزونية" فيزيكال ريفيو ليترز 98 ، 130501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PHYSREVLETT.98.130501
الشبكي: / / journals.aps.org/ ااا / مجردة / 10.1103،98.130501 / PhysRevLett.XNUMX

[24] كريستيان ويدبروك ، ستيفانو بيراندولا ، راؤول جارسيا باترون ، نيكولاس ج. سيرف ، تيموثي سي رالف ، جيفري إتش شابيرو ، وسيث لويد ، "معلومات كمومية غاوسية" مراجعات للفيزياء الحديثة 84 ، 621-669 (2012).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[25] Mark M. Wildeand Haoyu Qi "القدرات الخاصة والكمية المقيدة للطاقة للقنوات الكمية" معاملات IEEE على نظرية المعلومات 64 ، 7802–7827 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766

[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde "حل دقيق للقدرات الكمومية والخاصة لقنوات إزالة الطور البوزوني" arXiv: 2205.05736 [كوانت-ف] (2022).
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.2205.05736
https: / / arxiv.org/ abs / 2205.05736v1

[27] Vikesh Siddhuand Robert B. Griffiths "الإيجابية وعدم الإضافة للقدرات الكمية باستخدام قنوات المحو المعممة" معاملات IEEE على نظرية المعلومات 67 ، 4533-4545 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819

[28] Atharv Joshi و Kyungjoo Noh و Yvonne Y Gao ، "معالجة المعلومات الكمومية باستخدام كيوبتات بوزونية في الدائرة QED" علوم وتكنولوجيا الكم 6 ، 033001 (2021).
https: / / doi.org / 10.1088 / 2058-9565 / ABE989
https:/​/​iopscience.iop.org/​article/​10.1088/​2058-9565/​abe989%20https:/​/​iopscience.iop.org/​article/​10.1088/​2058-9565/​abe989/​meta

[29] David S. Schlegel، Fabrizio Minganti، and Vincenzo Savona، "تصحيح الخطأ الكمي باستخدام حالات قطة شرودنجر المضغوط" arXiv: 2201.02570 [كوانت-ف] (2022).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2201.02570
https: / / arxiv.org/ abs / 2201.02570v1

[30] A. Grimm و NE Frattini و S. Puri و SO Mundhada و S. Touzard و M. Mirrahimi و SM Girvin و S. Shankar و MH Devoret ، "Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit" Nature 584، 205-209 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587 زي
https: / / www.nature.com/ articles / s41586-020-2587-z

[31] C. Berdou، A. Murani، U. Reglade، WC Smith، M. Villiers، J. Palomo، M. Rosticher، A. Denis، P. Morfin، M. Delbecq، T. Kontos، N. Pankratova، F. Rautschke ، T. Peronnin ، L. -A. سليم ، ب. روشون ، أ. سارليت ، إم ميرراهيمي ، ب. كامبان-إبارك ، س. جيزوين ، آر ليسكان ، و ز. ليغطاس ، "وقت تقليب مائة ثانية في مذبذب مشتت ثنائي الفوتون" arXiv : 2204.09128 [كوانت-فت] (2022).
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.2204.09128
https: / / arxiv.org/ abs / 2204.09128v1

[32] رافاييل ليسكان ، ماريوس فيليرز ، ثيو بيرونين ، آلان سارليت ، ماتيو ديلبيك ، بنجامين هوارد ، تاكيس كونتوس ، مازيار ميرراهيمي ، وزكي ليغطاس ، "قمع أسي لتقلبات البت في كيوبت مشفر في مذبذب" فيزياء الطبيعة 16 ، 509-513 (2020).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0824-X

[33] لينشو لي ، ديلان ج. يونغ ، فيكتور ف. ألبرت ، كيونغجو نوه ، تشانغ لينغ زو ، وليانغ جيانغ ، "رموز الكم البوزونية المهندسة على مراحل" فيزيكال ريفيو أ 103 ، 062427 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427

[34] Igor Devetakand Andreas Winter "تقطير المفتاح السري والتشابك من الحالات الكمية" وقائع الجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية 461 ، 207-235 (2003).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372

[35] يوهانس باوشاند فيليكس ليديتزكي "الرموز الكمية من الشبكات العصبية" مجلة جديدة للفيزياء 22 ، 023005 (2018).
https: / / doi.org / 10.1088 / 1367-2630 / ab6cdd

دليلنا يستخدم من قبل

[1] لودوفيكو لامي ومارك إم وايلد ، "حل دقيق للقدرات الكمومية والخاصة لقنوات إزالة الطحن البوزونية" ، أرخايف: 2205.05736.

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2022-09-29 12:24:49). 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 2022-09-29 12:24:47: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2022-09-29-821 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم