1Institut for Fysik af kondenseret stof, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA
Finder du denne artikel interessant eller vil du diskutere? Scite eller efterlade en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Bosonic qubits kodet i kontinuerlige variable systemer giver et lovende alternativ til to-niveau qubits til kvanteberegning og kommunikation. Indtil videre har fotontab været den dominerende kilde til fejl i bosoniske qubits, men den betydelige reduktion af fotontab i nyere bosoniske qubit-eksperimenter tyder på, at defaseringsfejl også bør overvejes. Der mangler dog en detaljeret forståelse af den kombinerede fotontab og dephasing-kanal. Her viser vi, at i modsætning til dens bestanddele, er den kombinerede tab-dephasing-kanal ikke-nedbrydelig, hvilket peger mod en rigere struktur af denne kanal. Vi angiver grænser for kapaciteten af tab-dephasing-kanalen og bruger numerisk optimering til at finde optimale single-mode koder for en lang række fejlfrekvenser.
Udvalgt billede: Landskab af numerisk optimerede bosoniske koder for forskellige fotontabshastigheder (vandret akse) og affaseringshastigheder (lodret akse). Plotterne er Wigner-fordelinger af kodens maksimalt blandede tilstande.
Populært resumé
► BibTeX-data
► Referencer
[1] Peter W. Shor "Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory" Physical Review A 52, R2493 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde "Quantum information theory" Cambridge University Press (2013).
https:///doi.org/10.1017/CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd "Capacity of the noisy quantum channel" Physical Review A 55, 1613 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.55.1613
[4] Nissim Ofek, Andrei Petrenko, Reinier Heeres, Philip Reinhold, Zaki Leghtas, Brian Vlastakis, Yehan Liu, Luigi Frunzio, SM Girvin, L. Jiang, Mazyar Mirrahimi, MH Devoret og RJ Schoelkopf, "Udvidelse af en kvantebits levetid med fejlkorrektion i superledende kredsløb” Nature 536, 441–445 (2016).
https:///doi.org/10.1038/nature18949
https://www.nature.com/articles/nature18949
[5] Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Kasper Duivenvoorden, Dylan J. Young, RT Brierley, Philip Reinhold, Christophe Vuillot, Linshu Li, Chao Shen, SM Girvin, Barbara M. Terhal og Liang Jiang, “Performance and structure of single- mode bosoniske koder” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland "Fejltolerant bosonisk kvantefejlkorrektion med overflade-Gottesman-Kitaev-Preskill-koden" Physical Review A 101, 012316 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.101.012316
[7] Kyungjoo Noh "Quantum Computation and Communication in Bosonic Systems" afhandling (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev og John Preskill, "Encoding a qubit in an oscillator" Physical Review A 64, 012310 (2001).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310
[9] P. Campagne-Ibarcq, A. Eickbusch, S. Touzard, E. Zalys-Geller, NE Frattini, VV Sivak, P. Reinhold, S. Puri, S. Shankar, RJ Schoelkopf, L. Frunzio, M. Mirrahimi og MH Devoret, "Kvantefejlkorrektion af en qubit kodet i gittertilstande af en oscillator" Nature 584, 368-372 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2603-3
[10] A. Romanenko, R. Pilipenko, S. Zorzetti, D. Frolov, M. Awida, S. Belomestnykh, S. Posen og A. Grassellino, "Tredimensionelle superledende resonatorer ved T <20mK med fotonlevetider op til $tau $=2 s'' Physical Review Applied 13, 34032 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.034032
[11] Matthew Reagor, Wolfgang Pfaff, Christopher Axline, Reinier W. Heeres, Nissim Ofek, Katrina Sliwa, Eric Holland, Chen Wang, Jacob Blumoff, Kevin Chou, Michael J. Hatridge, Luigi Frunzio, Michel H. Devoret, Liang Jiang og Robert J. Schoelkopf, "Quantum memory with millisecond coherence in circuit QED" Physical Review B 94, 014506 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.94.014506
[12] S. Rosenblum, P. Reinhold, M. Mirrahimi, Liang Jiang, L. Frunzio og RJ Schoelkopf, "Fejltolerant detektion af en kvantefejl" Science 361, 266-270 (2018).
https://doi.org/10.1126/science.aat3996
http://science.sciencemag.org/
[13] AP Sears, A. Petrenko, G. Catelani, L. Sun, Hanhee Paik, G. Kirchmair, L. Frunzio, LI Glazman, SM Girvin og RJ Schoelkopf, "Fotonskudsstøj dephasing i den stærkt-dispersive grænse for kredsløb QED ” Fysisk gennemgang B 86, 180504 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes og Ben Q. Baragiola, "Quantum Computing with Rotation-Symmetric Bosonic Codes" Physical Review X 10, 011058 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011058
[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell "Trade-Offs on Number and Phase Shift Resilience in Bosonic Quantum Codes" IEEE Transactions on Information Theory 67, 6644–6652 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2021.3102873
[16] Felix Leditzky, Debbie Leung og Graeme Smith, "Dephrasure Channel and Superadditivity of Coherent Information" Physical Review Letters 121, 160501 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.121.160501
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.160501
[17] Robert L. Kosut og Daniel A. Lidar "Quantum error correction via convex optimization" Quantum Information Processing 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] Kyungjoo Noh, Victor V. Albert og Liang Jiang, "Quantum Capacity Bounds of Gaussian Thermal Loss Channels and Achievable Rates with Gottesman-Kitaev-Preskill Codes" IEEE Transactions on Information Theory 65, 2563-2582 (2019).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2873764
[19] Marios H. Michael, Matti Silveri, RT Brierley, Victor V. Albert, Juha Salmilehto, Liang Jiang og SM Girvin, "New class of quantum error-correcting codes for a bosonic mode" Physical Review X 6, 031006 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.6.031006
[20] Mazyar Mirrahimi, Zaki Leghtas, Victor V. Albert, Steven Touzard, Robert J. Schoelkopf, Liang Jiang og Michel H. Devoret, "Dynamically protected cat-qubits: A new paradigm for universal quantum computation" New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Amir Arqand, Laleh Memarzadeh og Stefano Mancini, "Kvantekapacitet af en bosonisk dephasing-kanal" Physical Review A 102, 42413 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter "Energi-begrænset diamantnorm med anvendelser til den ensartede kontinuitet af kontinuerlige variable kanalkapaciteter" arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García og Geza Giedke, "Quantum capacities of bosonic channels" Physical Review Letters 98, 130501 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.98.130501
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.98.130501
[24] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro og Seth Lloyd, "Gaussian quantum information" Reviews of Modern Physics 84, 621-669 (2012).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621
[25] Mark M. Wilde og Haoyu Qi "Energy-strained private and quantum capacities of quantum channels" IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lami og Mark M. Wilde "Nøjagtig løsning for kvante- og private kapaciteter af bosoniske dephasing-kanaler" arXiv:2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https://arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Vikesh Siddhu og Robert B. Griffiths "Positivitet og ikke-nadditivitet af kvantekapaciteter ved hjælp af generaliserede slettekanaler" IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533-4545 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh og Yvonne Y Gao, "Quantum information processing with bosonic qubits in circuit QED" Quantum Science and Technology 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 og Vincenzo Savona, "Quantum error correction using squeezed Schrödinger cat states" arXiv:2201.02570 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2201.02570
https://arxiv.org/abs/2201.02570v1
[30] A. Grimm, NE Frattini, S. Puri, SO Mundhada, S. Touzard, M. Mirrahimi, SM Girvin, S. Shankar og MH Devoret, "Stabilization and operation of a Kerr-cat qubit" Nature 584, 205-209 (2020).
https:///doi.org/10.1038/s41586-020-2587-z
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. Sellem, P. Rouchon, A. Sarlette, M. Mirrahimi, P. Campagne-Ibarcq, S. Jezouin, R. Lescanne og Z. Leghtas, "2204.09128 sekunders bit-flip-tid i en to-foton dissipativ oscillator" arXiv :2022 [quant-ph] (XNUMX).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2204.09128
https://arxiv.org/abs/2204.09128v1
[32] Raphaël Lescanne, Marius Villiers, Théau Peronnin, Alain Sarlette, Matthieu Delbecq, Benjamin Huard, Takis Kontos, Mazyar Mirrahimi og Zaki Leghtas, "Eksponentiel undertrykkelse af bit-flips i en qubit kodet i en oscillator" Nature Physics 16, 509-513 (2020).
https:///doi.org/10.1038/s41567-020-0824-x
[33] Linshu Li, Dylan J. Young, Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Chang Ling Zou og Liang Jiang, "Phase-engineered bosonic quantum codes" Physical Review A 103, 062427 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetak og Andreas Winter "Destillation af hemmelig nøgle og sammenfiltring fra kvantetilstande" Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 461, 207-235 (2003).
https:///doi.org/10.1098/rspa.2004.1372
[35] Johannes Bauschand Felix Leditzky "Quantum Codes from Neural Networks" New Journal of Physics 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Citeret af
[1] Ludovico Lami og Mark M. Wilde, "Nøjagtig løsning til kvante- og privatkapaciteten af bosoniske dephasing-kanaler", arXiv: 2205.05736.
Ovenstående citater er fra SAO/NASA ADS (sidst opdateret 2022-09-29 12:24:49). Listen kan være ufuldstændig, da ikke alle udgivere leverer passende og fuldstændige citatdata.
Kunne ikke hente Crossref citeret af data under sidste forsøg 2022-09-29 12:24:47: Kunne ikke hente citerede data for 10.22331/q-2022-09-29-821 fra Crossref. Dette er normalt, hvis DOI blev registreret for nylig.
Dette papir er udgivet i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Ophavsretten forbliver hos de originale copyright-indehavere, såsom forfatterne eller deres institutioner.
