1Departamentul de fizică a materiei condensate, Institutul de Științe Weizmann, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, Universitatea din Chicago, Chicago, Illinois 60637, SUA
Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.
Abstract
Qubiții bosonici codificați în sisteme cu variabile continue oferă o alternativă promițătoare la qubiții cu două niveluri pentru calculul cuantic și comunicare. Până acum, pierderea de fotoni a fost sursa dominantă de erori în qubiții bosonici, dar reducerea semnificativă a pierderii de fotoni în experimentele recente de qubiți bosonici sugerează că ar trebui luate în considerare și erorile de defazare. Cu toate acestea, lipsește o înțelegere detaliată a pierderii de fotoni și a canalului de defazare combinat. Aici, arătăm că, spre deosebire de părțile sale constitutive, canalul combinat de pierdere-defazare este nedegradabil, indicând o structură mai bogată a acestui canal. Oferim limite pentru capacitatea canalului de defazare a pierderilor și utilizăm optimizarea numerică pentru a găsi coduri optime cu un singur mod pentru o gamă largă de rate de eroare.
Imagine prezentată: Peisaj de coduri bosonice optimizate numeric pentru diferite rate de pierdere de fotoni (axa orizontală) și rate de defazare (axa verticală). Graficele sunt distribuții Wigner ale stărilor maxim mixte ale codului.
Rezumat popular
► Date BibTeX
► Referințe
[1] Peter W. Shor „Schema pentru reducerea decoerenței în memoria computerului cuantic” Physical Review A 52, R2493 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493
[2] Mark M. Wilde „Teoria informațiilor cuantice” Cambridge University Press (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Seth Lloyd „Capacitatea canalului cuantic zgomotos” 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 și RJ Schoelkopf, „Extending the lifetime of a quantum bit with corectarea erorilor în circuitele supraconductoare” Nature 536, 441–445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ articole / 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 și Liang Jiang, „Performance and structure of single- coduri bosonice de mod” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland „Corectarea erorilor cuantice bosonice tolerante la defecte cu codul de suprafață-Gottesman-Kitaev-Preskill” Physical Review A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Kyungjoo Noh „Calcul cuantic și comunicarea în sistemele bosonice” (2020).
[8] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev și John Preskill, „Codificarea unui qubit într-un oscilator” 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 și MH Devoret, „Corectarea erorilor cuantice a unui qubit codificat în stările grid ale unui oscilator” 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 și A. Grassellino, „Three-Dimensional Superconducting Resonators at T <20mK with Photon Lifetimes 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 și Robert J. Schoelkopf, „Memoria cuantică cu coerență în milisecunde în circuitul 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 și RJ Schoelkopf, „Detecția cu toleranță la erori a unei erori cuantice” 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 și 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 și Ben Q. Baragiola, „Calcul cuantic cu coduri bosonice simetrice de rotație” Physical Review X 10, 011058 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell „Compartimente privind rezistența la schimbarea numărului și a fazei în codurile cuantice bosonice” Tranzacții IEEE privind teoria informației 67, 6644–6652 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873
[16] Felix Leditzky, Debbie Leung și 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 și Daniel A. Lidar „Corectarea erorilor cuantice prin optimizare convexă” Procesarea informațiilor cuantice 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 și 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 și SM Girvin, „Noua clasă de coduri de corectare a erorilor cuantice pentru un mod bosonic” 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 și Michel H. Devoret, „Dynamically protected cat-qubits: A new paradigm for universal quantum calculation” New Journal of Physics 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Amir Arqand, Laleh Memarzadeh și Stefano Mancini, „Capacitatea cuantică a unui canal de defazare bosonică” Physical Review A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Andreas Winter „Normă de diamante constrânse de energie cu aplicații la continuitatea uniformă a capacităților de canal variabil continuu” arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García și Geza Giedke, „Capacitățile cuantice ale canalelor bosonice” 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 și 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 și Haoyu Qi „Capacitățile private și cuantice limitate de energie ale canalelor cuantice” IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lami și Mark M. Wilde „Soluția exactă pentru capacitățile cuantice și private ale canalelor de defazare bosonică” arXiv:2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https:///arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Vikesh Siddhu și Robert B. Griffiths „Pozitivitatea și nonaditivitatea capacităților cuantice folosind canale de ștergere generalizate” IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh și Yvonne Y Gao, „Procesarea informațiilor cuantice cu qubiți bosonici în circuitul 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 și Vincenzo Savona, „Corectarea erorilor cuantice folosind stări ale pisicii Schrödinger strânse” 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 și MH Devoret, „Stabilizarea și funcționarea unui qubit Kerr-cat” 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 și Z. Leghtas, „O sută de secunde bit-flip time in a two-photon dissipative oscillator” 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 și Zaki Leghtas, „Suprimarea exponențială a inversării biților într-un qubit codificat într-un oscilator” 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 și Liang Jiang, „Coduri cuantice bosonice realizate în faze” Physical Review A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetak și Andreas Winter „Distilarea cheii secrete și încurcarea din stările cuantice” 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 „Coduri cuantice din rețelele neuronale” New Journal of Physics 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Citat de
[1] Ludovico Lami și Mark M. Wilde, „Soluția exactă pentru capacitățile cuantice și private ale canalelor de defazare bosonică”, arXiv: 2205.05736.
Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2022-09-29 12:24:49). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.
Nu a putut să aducă Date citate încrucișate în ultima încercare 2022-09-29 12:24:47: Nu s-au putut prelua date citate pentru 10.22331 / q-2022-09-29-821 de la Crossref. Acest lucru este normal dacă DOI a fost înregistrat recent.
Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.
