1Kondenzált Anyagfizikai Osztály, Weizmann Tudományos Intézet, Rehovot 76100, Izrael
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA
Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.
Absztrakt
A folytonos változó rendszerekben kódolt bozonikus qubitek ígéretes alternatívát jelentenek a kétszintű qubitekkel szemben a kvantumszámítás és a kommunikáció számára. Eddig a fotonveszteség volt a domináns hibaforrás a bozonikus qubitekben, de a fotonveszteség jelentős csökkenése a közelmúltban végzett bozonikus qubit kísérletekben arra utal, hogy a fázisbontási hibákat is figyelembe kell venni. A kombinált fotonveszteség és fáziscsökkentési csatorna részletes megértése azonban hiányzik. Itt megmutatjuk, hogy a kombinált veszteség-dephasing csatorna az alkotórészeivel ellentétben nem lebontható, ami ennek a csatornának a gazdagabb szerkezete felé mutat. Határokat biztosítunk a veszteség-dephasing csatorna kapacitására, és numerikus optimalizálást alkalmazunk, hogy optimális egymódusú kódokat találjunk a hibaarányok széles skálájához.
Kiemelt kép: Numerikusan optimalizált bozonikus kódok tájképe különböző fotonvesztési arányokhoz (vízszintes tengely) és fáziscsökkentési sebességekhez (függőleges tengely). A diagramok a kód maximálisan kevert állapotainak Wigner-eloszlásai.
Népszerű összefoglaló
► BibTeX adatok
► Referenciák
[1] Peter W. Shor „Séma a dekoherencia csökkentésére a kvantumszámítógép memóriájában” Physical Review A 52, R2493 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde „Kvantuminformációs elmélet” Cambridge University Press (2013).
https:///doi.org/10.1017/CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd „A zajos kvantumcsatorna kapacitása” 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 és RJ Schoelkopf: „Egy kvantumbit élettartamának meghosszabbítása hibajavítás szupravezető áramkörökben” 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 és Liang Jiang: „Az egy- módú bozonikus kódok” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland „Hibatűrő bozonikus kvantumhiba-korrekció a felszíni Gottesman-Kitaev-Preskill kóddal” Physical Review A 101, 012316 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.101.012316
[7] Kyungjoo Noh „Kvantumszámítás és kommunikáció a bozonikus rendszerekben” szakdolgozat (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alekszej Kitaev és John Preskill, „Qubit kódolása oszcillátorban” 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 és MH Devoret, „Oszcillátor rácsállapotaiban kódolt qubit kvantumhiba-javítása” 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 és A. Grassellino: „Three-Dimensional Superconducting Resonators at T <20mK with Photon Times up to $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 és Robert J. Schoelkopf, „Kvantum memória ezredmásodperces koherenciával a QED áramkörben” 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 és RJ Schoelkopf, „Fault-tolerant detection of a kvantum error” 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 és RJ Schoelkopf: „A fotonlövés zaj csökkentése a QED áramkör erős-szóródási határán ” Fizikai Szemle B 86, 180504 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes és 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 Ouyang és 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 és 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. Kosutand Daniel A. Lidar „Kvantum hibajavítás konvex optimalizálás segítségével” 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 és Liang Jiang, „Gaussian Thermal Loss Channels Quantum Capacity Bounds 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 és SM Girvin, „A kvantumhiba-javító kódok új osztálya bozonikus módhoz” 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 és Michel H. Devoret: „Dinamikusan védett macska-kubitok: Új paradigma az egyetemes kvantumszámításhoz” New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Amir Arqand, Laleh Memarzadeh és Stefano Mancini, „A bozonikus fáziscsökkentési csatorna kvantumkapacitása” Physical Review A 102, 42413 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter „Energia-korlátozott gyémántnorma a folytonos változó csatornakapacitások egyenletes folytonosságának alkalmazásával” arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García és Geza Giedke, „Bosonic channels Quantum capacities” 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-Patron, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro és Seth Lloyd, „Gaussian quantum information” Reviews of Modern Physics 84, 621–669 (2012).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621
[25] Mark M. Wildeand Haoyu Qi „Kvantumcsatornák energia-korlátozott magán- és kvantumkapacitásai” IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde „Pontos megoldás a bozonikus fáziscsökkentő csatornák kvantum- és privát kapacitásaira” arXiv:2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https:///arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Vikesh Siddhuand Robert B. Griffiths „A kvantumkapacitások pozitivitása és nonadditivitása általánosított törlési csatornák használatával” IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh és 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 és Vincenzo Savona, „Kvantumhiba-javítás a Schrödinger-macska összenyomott állapotaival” 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 és 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 és Z. Leghtas, „Száz másodperces bitflip idő egy kétfoton disszipatív oszcillátorban” arXiv :2204.09128 [quant-ph] (2022).
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 és Zaki Leghtas, „Bit-elfordulások exponenciális elnyomása oszcillátorba kódolt qubitben” 16 Nature Physics 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 és Liang Jiang, „Phase-engineered bosonic quantum codes” Physical Review A 103, 062427 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetakand Andreas Winter „A titkos kulcs desztillációja és a kvantumállapotok összefonódása” 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
Idézi
[1] Ludovico Lami és Mark M. Wilde, „Pontos megoldás a bozonikus fáziscsökkentő csatornák kvantum- és privát kapacitásaira”, arXiv: 2205.05736.
A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2022-09-29 12:24:49). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.
Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2022-09-29 12:24:47: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2022-09-29-821 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták.
Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.
