1Institutt for kondensert materiefysikk, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA
Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Bosonic qubits kodet i kontinuerlige variable systemer gir et lovende alternativ til to-nivå qubits for kvanteberegning og kommunikasjon. Så langt har foton-tap vært den dominerende kilden til feil i bosoniske qubits, men den betydelige reduksjonen av foton-tap i nyere bosoniske qubit-eksperimenter antyder at utfasingsfeil også bør vurderes. Imidlertid mangler en detaljert forståelse av den kombinerte foton-tap- og dephasing-kanalen. Her viser vi at, i motsetning til dens bestanddeler, er den kombinerte tapsdefasende kanalen ikke-nedbrytbar, noe som peker mot en rikere struktur av denne kanalen. Vi gir grenser for kapasiteten til tapsutfasingskanalen og bruker numerisk optimalisering for å finne optimale enkeltmoduskoder for et bredt spekter av feilrater.
Utvalgt bilde: Landskap med numerisk optimaliserte bosoniske koder for ulike fotontapsrater (horisontal akse) og utfasingshastigheter (vertikal akse). Plottene er Wigner-distribusjoner av kodens maksimalt blandede tilstander.
Populært sammendrag
► BibTeX-data
► Referanser
[1] Peter W. Shor "Skjema for reduksjon av dekoherens i kvantedatamaskinminne" 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, S. M. Girvin, L. Jiang, Mazyar Mirrahimi, M. H. Devoret og R. J. Schoelkopf, “Forlenge levetiden til en quantumbit feilretting i superledende kretser» Nature 536, 441–445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ artikler / nature18949
[5] Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Kasper Duivenvoorden, Dylan J. Young, R. T. Brierley, Philip Reinhold, Christophe Vuillot, Linshu Li, Chao Shen, S. M. Girvin, Barbara M. Terhal og Liang Jiang, "Performance and structure of single- modus bosoniske koder” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland "Feiltolerant bosonisk kvantefeilkorreksjon med overflate-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" avhandling (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, N. E. Frattini, V. V. Sivak, P. Reinhold, S. Puri, S. Shankar, R. J. Schoelkopf, L. Frunzio, M. Mirrahimi og M. H. Devoret, "Kvantefeilkorreksjon av en qubit kodet i rutenetttilstander til 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, “Tredimensjonale superledende resonatorer ved T <20mK med fotonlevetider opp 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 R. J. Schoelkopf, "Fault-tolerant detection of a quantum error" Science 361, 266–270 (2018).
https:///doi.org/10.1126/science.aat3996
http://science.sciencemag.org/
[13] A. P. Sears, A. Petrenko, G. Catelani, L. Sun, Hanhee Paik, G. Kirchmair, L. Frunzio, L. I. Glazman, S. M. Girvin og R. J. Schoelkopf, "Fotonskuddstøy som defaserer i den sterkt dispersive grensen til krets QED ” Physical Review 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. Kosutand 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, R. T. Brierley, Victor V. Albert, Juha Salmilehto, Liang Jiang og S. M. 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, "Quantum capacity of a bosonic dephasing channel" Physical Review A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter "Energibegrenset diamantnorm med applikasjoner til den ensartede kontinuiteten til kontinuerlige variable kanalkapasiteter" 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-begrenset private og kvantekapasiteter til kvantekanaler" IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde "Exact solution for the quantum and private capacities of bosonic dephasing channels" 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 av kvantekapasiteter ved bruk av generaliserte 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, N. E. Frattini, S. Puri, S. O. Mundhada, S. Touzard, M. Mirrahimi, S. M. Girvin, S. Shankar og M. H. 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, W. C. 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 seconds bit-flip time in a two-photon dissipative 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, "Eksponentiell undertrykkelse av 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 "Destillasjon av hemmelig nøkkel og sammenfiltring fra kvantetilstander" 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
Sitert av
[1] Ludovico Lami og Mark M. Wilde, "Eksakt løsning for kvante- og privatkapasiteten til bosoniske dephasing-kanaler", arxiv: 2205.05736.
Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2022-09-29 12:24:49). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.
Kunne ikke hente Crossref sitert av data under siste forsøk 2022-09-29 12:24:47: Kunne ikke hente siterte data for 10.22331 / q-2022-09-29-821 fra Crossref. Dette er normalt hvis DOI nylig ble registrert.
Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.
