1Departamento de Física da Matéria Condensada, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, EUA
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Sumário
Os qubits bosônicos codificados em sistemas de variáveis contínuas fornecem uma alternativa promissora aos qubits de dois níveis para computação e comunicação quântica. Até agora, a perda de fótons tem sido a fonte dominante de erros em qubits bosônicos, mas a redução significativa da perda de fótons em experimentos recentes de qubits bosônicos sugere que os erros de defasagem também devem ser considerados. No entanto, falta uma compreensão detalhada da perda combinada de fótons e do canal de defasagem. Aqui, mostramos que, ao contrário de suas partes constituintes, o canal combinado de perda de fase não é degradável, apontando para uma estrutura mais rica desse canal. Fornecemos limites para a capacidade do canal de defasagem de perda e usamos otimização numérica para encontrar códigos de modo único ideais para uma ampla gama de taxas de erro.
Imagem em destaque: Paisagem de códigos bosônicos numericamente otimizados para várias taxas de perda de fótons (eixo horizontal) e taxas de defasagem (eixo vertical). Os gráficos são distribuições de Wigner dos estados mistos máximos do código.
Resumo popular
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► Referências
[1] Peter W. Shor "Esquema para reduzir a decoerência na memória do computador quântico" Physical Review A 52, R2493 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde "Teoria da informação quântica" Cambridge University Press (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd “Capacidade do canal quântico ruidoso” 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 e RJ Schoelkopf, “Estendendo a vida útil de um bit quântico com correção de erros em circuitos supercondutores” Nature 536, 441–445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ artigos / 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 e Liang Jiang, “Performance and structure of single- códigos bosônicos de modo” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland “Correção de erro quântico bosônico tolerante a falhas com o código superfície-Gottesman-Kitaev-Preskill” Revisão Física A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Tese Kyungjoo Noh “Computação Quântica e Comunicação em Sistemas Bosônicos” (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev e John Preskill, “Codificando um qubit em um oscilador” 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 e MH Devoret, “Correção de erro quântico de um qubit codificado em estados de grade de um oscilador” 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 e A. Grassellino, “Ressonadores supercondutores tridimensionais em T <20mK com vida útil de fótons de até $ tau $=2s'' Revisão Física Aplicada 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 e Robert J. Schoelkopf, “Memória quântica com coerência de milissegundos no circuito 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 e RJ Schoelkopf, “Detecção tolerante a falhas de um erro quântico” 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 e RJ Schoelkopf, “Photon shot noise dephasing in the strong-dispersive limit of circuit QED ” Physical Review B 86, 180504 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes e 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 e Earl T. Campbell “Compensações em número e resiliência de mudança de fase em códigos quânticos bosônicos” IEEE Transactions on Information Theory 67, 6644–6652 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873
[16] Felix Leditzky, Debbie Leung e 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 e Daniel A. Lidar "Correção de erro quântico via otimização convexa" 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 e 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 e SM Girvin, “Nova classe de códigos de correção de erros quânticos para um modo bosônico” 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 e Michel H. Devoret, “Dynamally protected cat-qubits: A new paradigma 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 e Stefano Mancini, “Capacidade quântica de um canal de desfasamento bosônico” Physical Review A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter “Norma de diamante com restrição de energia com aplicações para a continuidade uniforme de capacidades de canais variáveis contínuas” arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García e Geza Giedke, “Capacidades quânticas de canais bosônicos” Cartas de revisão física 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 e 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 e Haoyu Qi “Capacidades quânticas e privadas com restrição de energia de canais quânticos” IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lamiand Mark M. Wilde “Solução exata para as capacidades quânticas e privadas dos canais de defasagem bosônica” 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 "Positividade e não aditividade de capacidades quânticas usando canais de apagamento generalizados" IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh e Yvonne Y Gao, “Processamento de informações quânticas com qubits bosônicos no circuito 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 e Vincenzo Savona, “Correção de erros quânticos usando estados do gato de Schrödinger comprimidos” 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 e 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 e Z. Leghtas, "Tempo de troca de bits de cem segundos em um oscilador dissipativo de dois fótons" 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 e Zaki Leghtas, “Supressão exponencial de bit-flips em um qubit codificado em um oscilador” 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 e 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 “Destilação de chave secreta e emaranhamento de estados quânticos” 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 "Códigos quânticos de redes neurais" New Journal of Physics 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Citado por
[1] Ludovico Lami e Mark M. Wilde, “Solução exata para as capacidades quânticas e privadas dos canais de defasagem bosônicos”, arXiv: 2205.05736.
As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-09-29 12:24:49). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.
Não foi possível buscar Dados citados por referência cruzada durante a última tentativa 2022-09-29 12:24:47: Não foi possível buscar os dados citados por 10.22331 / q-2022-09-29-821 do Crossref. Isso é normal se o DOI foi registrado recentemente.
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