1Afdeling Natuurkunde van de gecondenseerde materie, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israël
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, VS.
Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.
Abstract
Bosonische qubits gecodeerd in continue variabele systemen bieden een veelbelovend alternatief voor qubits op twee niveaus voor kwantumberekening en communicatie. Tot nu toe was fotonenverlies de dominante bron van fouten in bosonische qubits, maar de significante vermindering van fotonenverlies in recente bosonische qubit-experimenten suggereert dat ook defaseringsfouten moeten worden overwogen. Een gedetailleerd begrip van het gecombineerde fotonenverlies en defaseringskanaal ontbreekt echter. Hier laten we zien dat, in tegenstelling tot de samenstellende delen, het gecombineerde verliesdefaserende kanaal niet-afbreekbaar is, wat wijst op een rijkere structuur van dit kanaal. We geven grenzen aan de capaciteit van het verliesdefaseringskanaal en gebruiken numerieke optimalisatie om optimale single-mode codes te vinden voor een breed scala aan foutenpercentages.
Uitgelichte afbeelding: landschap van numeriek geoptimaliseerde bosonische codes voor verschillende fotonverliessnelheden (horizontale as) en defaseringssnelheden (verticale as). De plots zijn Wigner-verdelingen van de maximaal gemengde toestanden van de code.
Populaire samenvatting
► BibTeX-gegevens
► Referenties
[1] Peter W. Shor "Schema voor het verminderen van decoherentie in kwantumcomputergeheugen" Physical Review A 52, R2493 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde "Quantum-informatietheorie" Cambridge University Press (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd "Capaciteit van het lawaaierige kwantumkanaal" 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 en RJ Schoelkopf, “De levensduur van een kwantumbit verlengen met foutcorrectie in supergeleidende circuits” Nature 536, 441-445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ artikelen / 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 en Liang Jiang, “Performance and structure of single- modus bosonische codes” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland "Fouttolerante bosonische kwantumfoutcorrectie met de oppervlakte-Gottesman-Kitaev-Preskill-code" Physical Review A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Kyungjoo Noh "Quantum Computation and Communication in Bosonic Systems" proefschrift (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev en John Preskill, "Een qubit coderen in een 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 en MH Devoret, "Quantumfoutcorrectie van een qubit gecodeerd in rastertoestanden van een 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 en A. Grassellino, "Driedimensionale supergeleidende resonatoren bij T <20mK met een fotonlevensduur tot $tau $=2 s'' Fysieke beoordeling toegepast 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 en Robert J. Schoelkopf, "Quantumgeheugen met millisecondencoherentie 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 en RJ Schoelkopf, "Fouttolerante detectie van een kwantumfout" 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 en RJ Schoelkopf, "Defasering van fotonenschotruis in de sterk dispersieve limiet van circuit QED Fysieke beoordeling B 86, 180504 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes en Ben Q. Baragiola, "Quantum Computing met rotatiesymmetrische bosonische codes" Physical Review X 10, 011058 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell "Trade-offs op nummer- en faseverschuivingsveerkracht in bosonische kwantumcodes" IEEE-transacties op informatietheorie 67, 6644-6652 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873
[16] Felix Leditzky, Debbie Leung en 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 "Kwantumfoutcorrectie via convexe optimalisatie" 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 en 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 en SM Girvin, "Nieuwe klasse van kwantumfoutcorrigerende codes voor een bosonische modus" 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 en Michel H. Devoret, "Dynamisch beschermde kat-qubits: een nieuw paradigma voor universele kwantumberekening" New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Amir Arqand, Laleh Memarzadeh en Stefano Mancini, "Quantumcapaciteit van een bosonisch defaseringskanaal" Physical Review A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter "Energiebeperkte diamantnorm met toepassingen voor de uniforme continuïteit van continu variabele kanaalcapaciteiten" arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https://doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García en Geza Giedke, "Kwantumcapaciteiten van bosonische kanalen" 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 en Seth Lloyd, "Gaussiaanse kwantuminformatie" Recensies van Modern Physics 84, 621-669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621
[25] Mark M. Wildeand Haoyu Qi "Energiebeperkte privé- en kwantumcapaciteiten van kwantumkanalen" IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802-7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde "Exacte oplossing voor de kwantum- en privécapaciteiten van bosonische defaseringskanalen" 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 "Positiviteit en niet-additiviteit van kwantumcapaciteiten met behulp van gegeneraliseerde wiskanalen" IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533-4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh en Yvonne Y Gao, "Kwantuminformatieverwerking met bosonische 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 en Vincenzo Savona, "Kwantumfoutcorrectie met behulp van geperste Schrödinger-kattenstaten" 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 en MH Devoret, "Stabilisatie en werking van een Kerr-kat 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 en Z. Leghtas, "Honderd seconden bit-flip-tijd in een twee-foton dissipatieve oscillator" arXiv :2204.09128 [kwant-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 en Zaki Leghtas, "Exponentiële onderdrukking van bit-flips in een qubit gecodeerd in een 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 en Liang Jiang, "Phase-engineered bosonische kwantumcodes" Physical Review A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetakand Andreas Winter "Destillatie van geheime sleutel en verstrengeling van kwantumtoestanden" 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 "Quantumcodes van neurale netwerken" New Journal of Physics 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Geciteerd door
[1] Ludovico Lami en Mark M. Wilde, "Exacte oplossing voor de kwantum- en privécapaciteiten van bosonische defaseringskanalen", arXiv: 2205.05736.
Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2022-09-29 12:24:49). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.
Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2022-09-29 12:24:47: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2022-09-29-821 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.
Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.
