1Departemen Fisika Benda Terkondensasi, Institut Sains Weizmann, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, Universitas Chicago, Chicago, Illinois 60637, AS
Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.
Abstrak
Qubit bosonic yang dikodekan dalam sistem variabel kontinu memberikan alternatif yang menjanjikan untuk qubit dua tingkat untuk komputasi dan komunikasi kuantum. Sejauh ini, kehilangan foton telah menjadi sumber kesalahan yang dominan dalam qubit bosonik, tetapi pengurangan kehilangan foton yang signifikan dalam eksperimen qubit bosonik baru-baru ini menunjukkan bahwa kesalahan penghilangan fase juga harus dipertimbangkan. Namun, pemahaman rinci tentang kehilangan foton gabungan dan saluran dephasing masih kurang. Di sini, kami menunjukkan bahwa, tidak seperti bagian-bagian penyusunnya, saluran penghilangan-kerugian gabungan tidak dapat terurai, menunjuk ke struktur saluran ini yang lebih kaya. Kami memberikan batasan untuk kapasitas saluran penghilangan fase dan menggunakan optimasi numerik untuk menemukan kode mode tunggal yang optimal untuk berbagai tingkat kesalahan.
Gambar unggulan: Lanskap kode bosonik yang dioptimalkan secara numerik untuk berbagai tingkat kehilangan foton (sumbu horizontal) dan tingkat dephasing (sumbu vertikal). Plotnya adalah distribusi Wigner dari keadaan kode yang tercampur secara maksimal.
Ringkasan populer
► data BibTeX
► Referensi
[1] Peter W. Shor "Skema untuk mengurangi dekoherensi dalam memori komputer kuantum" Tinjauan Fisik A 52, R2493 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde “Teori informasi kuantum” Cambridge University Press (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd “Kapasitas saluran kuantum yang bising” Tinjauan Fisik 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, dan RJ Schoelkopf, “Memperpanjang masa pakai bit kuantum dengan koreksi kesalahan di sirkuit superkonduktor” 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, dan Liang Jiang, “Kinerja dan struktur single- mode kode bosonic” Tinjauan Fisik A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland “Koreksi kesalahan kuantum bosonik yang toleran terhadap kesalahan dengan kode permukaan-Gottesman-Kitaev-Preskill” Tinjauan Fisik A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Kyungjoo Noh “Komputasi Kuantum dan Komunikasi dalam Sistem Bosonic” (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev, dan John Preskill, “Encoding qubit dalam sebuah osilator” Tinjauan Fisik 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, dan MH Devoret, "Koreksi kesalahan kuantum dari qubit yang dikodekan dalam status grid osilator" Alam 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, dan A. Grassellino, “Resonator Superkonduktor Tiga Dimensi pada T <20mK dengan Masa Pakai Foton hingga $tau $=2 s'' Tinjauan Fisik Diterapkan 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, dan Robert J. Schoelkopf, "Memori kuantum dengan koherensi milidetik di sirkuit QED" Tinjauan Fisik B 94, 014506 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.94.014506
[12] S. Rosenblum, P. Reinhold, M. Mirrahimi, Liang Jiang, L. Frunzio, dan RJ Schoelkopf, “Deteksi kesalahan kuantum yang toleran terhadap kesalahan” Sains 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, dan RJ Schoelkopf, “Penghilangan kebisingan tembakan foton dalam batas dispersi kuat dari rangkaian QED ” Tinjauan Fisik B 86, 180504 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes, dan Ben Q. Baragiola, “Komputasi Kuantum dengan Kode Bosonic Simetris Rotasi” Tinjauan Fisik X 10, 011058 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell “Trade-Off pada Ketahanan Pergeseran Angka dan Fase dalam Kode Kuantum Bosonic” Transaksi IEEE pada Teori Informasi 67, 6644–6652 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873
[16] Felix Leditzky, Debbie Leung, dan Graeme Smith, “Saluran Dephrasure dan Superadditivity of Coherent Information” Surat Tinjauan Fisik 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. Kosudan Daniel A. Lidar “Koreksi kesalahan kuantum melalui optimisasi cembung” Pemrosesan Informasi Kuantum 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, dan Liang Jiang, “Kapasitas Kuantum dari Saluran Kehilangan Panas Gaussian dan Tarif yang Dapat Dicapai dengan Kode Gottesman-Kitaev-Preskill” Transaksi IEEE pada Teori Informasi 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, dan SM Girvin, “Kode koreksi kesalahan kuantum kelas baru untuk mode bosonik” Tinjauan Fisik 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, dan Michel H. Devoret, “Kucing-qubit yang dilindungi secara dinamis: Paradigma baru untuk komputasi kuantum universal” Jurnal Fisika Baru 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Amir Arqand, Laleh Memarzadeh, dan Stefano Mancini, “Kapasitas kuantum saluran dephasing bosonik” Tinjauan Fisik A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter “Norma intan yang dibatasi energi dengan aplikasi pada kontinuitas seragam kapasitas saluran variabel kontinu” arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García, dan Geza Giedke, “Kapasitas kuantum saluran bosonik” 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, dan Seth Lloyd, “Informasi kuantum Gaussian” Ulasan Fisika Modern 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621
[25] Mark M. Wilde dan Haoyu Qi “Kapasitas saluran kuantum pribadi dan kuantum yang dibatasi energi” Transaksi IEEE pada Teori Informasi 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde “Solusi tepat untuk kapasitas kuantum dan pribadi saluran dephasing bosonik” 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 “Kepositifan dan nonaditifitas kapasitas kuantum menggunakan saluran penghapusan umum” Transaksi IEEE pada Teori Informasi 67, 4533–4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh, dan Yvonne Y Gao, “Pemrosesan informasi kuantum dengan qubit bosonik di sirkuit QED” Sains dan Teknologi Quantum 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, dan Vincenzo Savona, “Koreksi kesalahan kuantum menggunakan status kucing Schrödinger terjepit” 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, dan MH Devoret, “Stabilisasi dan pengoperasian qubit Kerr-cat” Alam 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, dan Z. Leghtas, “Seratus detik bit-flip time dalam osilator disipatif dua foton” 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, dan Zaki Leghtas, “Penekanan eksponensial bit-flip dalam qubit yang dikodekan dalam osilator” Fisika Alam 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, dan Liang Jiang, “Kode kuantum bosonik rekayasa fase” Tinjauan Fisik A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetakand Andreas Winter “Distilasi kunci rahasia dan keterjeratan dari keadaan kuantum” Prosiding Royal Society A: Ilmu Matematika, Fisika dan Teknik 461, 207–235 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[35] Johannes Bauschand Felix Leditzky “Kode Kuantum dari Jaringan Saraf” Jurnal Fisika Baru 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Dikutip oleh
[1] Ludovico Lami dan Mark M. Wilde, “Solusi tepat untuk kapasitas kuantum dan pribadi saluran dephasing bosonik”, arXiv: 2205.05736.
Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2022-09-29 12:24:49). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.
Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2022-09-29 12:24:47: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2022-09-29-821 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.
Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.
