1Кафедра физики конденсированных сред, Научный институт Вейцмана, Реховот 76100, Израиль
2Притцкерская школа молекулярной инженерии, Чикагский университет, Чикаго, Иллинойс 60637, США
Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.
Абстрактные
Бозонные кубиты, закодированные в системах с непрерывными переменными, представляют собой многообещающую альтернативу двухуровневым кубитам для квантовых вычислений и связи. До сих пор потеря фотонов была основным источником ошибок в бозонных кубитах, но значительное уменьшение потерь фотонов в недавних экспериментах с бозонными кубитами предполагает, что следует также учитывать ошибки расфазировки. Однако подробное понимание комбинированного канала потери фотонов и дефазировки отсутствует. Здесь мы показываем, что, в отличие от его составных частей, комбинированный канал дефазировки потерь не разрушается, что указывает на более богатую структуру этого канала. Мы обеспечиваем границы пропускной способности канала с дефазировкой потерь и используем численную оптимизацию, чтобы найти оптимальные одномодовые коды для широкого диапазона коэффициентов ошибок.
Рекомендуемое изображение: Ландшафт численно оптимизированных бозонных кодов для различных скоростей потери фотонов (горизонтальная ось) и скоростей расфазировки (вертикальная ось). Графики представляют собой распределения Вигнера максимально смешанных состояний кода.
Популярное резюме
► Данные BibTeX
► Рекомендации
[1] Питер В. Шор «Схема уменьшения декогеренции в памяти квантового компьютера» Physical Review A 52, R2493 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.R2493
[2] Марк М. Уайльд «Квантовая теория информации» Cambridge University Press (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Сет Ллойд «Пропускная способность зашумленного квантового канала» Physical Review A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613
[4] Ниссим Офек, Андрей Петренко, Рейньер Хирес, Филип Рейнхольд, Заки Легтас, Брайан Властакис, Йехан Лю, Луиджи Фрунцио, С.М. Гирвин, Л. Цзян, Мазьяр Миррахими, М.Х. коррекция ошибок в сверхпроводящих цепях» Nature 536, 441–445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ статьи / nature18949
[5] Виктор В. Альберт, Кёнджу Но, Каспер Дуйвенворден, Дилан Дж. Янг, Р. Т. Брайерли, Филип Рейнхольд, Кристоф Вюйо, Линьшу Ли, Чао Шен, С. М. Гирвин, Барбара М. Терхал и Лян Цзян, «Производительность и структура одно- модовые бозонные коды» Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Кристофер Чемберленд «Отказоустойчивая бозонная квантовая коррекция ошибок с помощью кода поверхности-Готтсмана-Китаева-Прескила» Physical Review A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Кёнджу Но Диссертация «Квантовые вычисления и связь в бозонных системах» (2020).
[8] Дэниел Готтесман, Алексей Китаев и Джон Прескилл, «Кодирование кубита в генераторе», Physical Review A 64, 012310 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310
[9] П. Кампань-Ибарк, А. Эйкбуш, С. Тузар, Э. Залис-Геллер, Н. Е. Фраттини, В. В. Сивак, П. Рейнхольд, С. Пури, С. Шанкар, Р. Дж. Шолкопф, Л. Фрунцио, М. Миррахими и М. Х. Деворет, «Квантовая коррекция ошибок кубита, закодированного в состояниях сетки осциллятора», Nature 584, 368–372 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2603-3
[10] Романенко А., Пилипенко Р., Зорцетти С., Фролов Д., Авида М., Беломестных С., Позен С., Грасселино А. Трехмерные сверхпроводящие резонаторы при температуре <20 мК со временем жизни фотонов до $ тау. $ = 2 s '' Physical Review Applied 13, 34032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.13.034032
[11] Мэтью Ригор, Вольфганг Пфафф, Кристофер Экслайн, Рейньер В. Хирес, Ниссим Офек, Катрина Слива, Эрик Холланд, Чен Ван, Джейкоб Блюмофф, Кевин Чоу, Майкл Дж. Хатридж, Луиджи Фрунцио, Мишель Х. Деворет, Лян Цзян и Роберт Дж. Шёлкопф, «Квантовая память с миллисекундной когерентностью в схеме КЭД», Physical Review B 94, 014506 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.94.014506
[12] С. Розенблюм, П. Рейнхольд, М. Миррахими, Лян Цзян, Л. Фрунцио и Р. Дж. Шолкопф, «Отказоустойчивое обнаружение квантовой ошибки», Наука 361, 266–270 (2018).
https:///doi.org/10.1126/science.aat3996
http:///science.sciencemag.org/
[13] А. П. Сирс, А. Петренко, Г. Кателани, Л. Сун, Ханхи Пайк, Г. Кирчмайр, Л. Фрунцио, Л. И. Глазман, С. М. Гирвин, Р. Дж. Шелкопф, «Дефазировка фотонного дробового шума в пределе сильной дисперсии схемы КЭД. Физическое обозрение B 86, 180504 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.86.180504
[14] Арне Л. Гримсмо, Джошуа Комбс и Бен К. Бараджола, «Квантовые вычисления с вращательно-симметричными бозонными кодами», Physical Review X 10, 011058 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[15] Инкай Оуян и Эрл Т. Кэмпбелл «Компромиссы устойчивости к числовому и фазовому сдвигу в бозонных квантовых кодах» IEEE Transactions on Information Theory 67, 6644–6652 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3102873
[16] Феликс Ледицкий, Дебби Люн и Грэм Смит, «Канал дефрасуры и супераддитивность когерентной информации» Physical Review Letters 121, 160501 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.121.160501
https: / / journals.aps.org/ ПРЛ / аннотация / 10.1103 / PhysRevLett.121.160501
[17] Роберт Л. Косут и Дэниел А. Лидар «Квантовая коррекция ошибок с помощью выпуклой оптимизации» Квантовая обработка информации 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] Кёнджу Но, Виктор В. Альберт и Лян Цзян, «Границы квантовой емкости гауссовых каналов тепловых потерь и достижимые скорости с кодами Готтсмана-Китаева-Предскилла», IEEE Transactions on Information Theory 65, 2563–2582 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2873764
[19] Мариос Х. Майкл, Матти Сильвери, Р. Т. Брайерли, Виктор В. Альберт, Юха Салмилехто, Лян Цзян и С. М. Гирвин, «Новый класс квантовых кодов с исправлением ошибок для бозонной моды», Physical Review X 6, 031006 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031006
[20] Мазьяр Миррахими, Заки Легхтас, Виктор В. Альберт, Стивен Тузард, Роберт Дж. Шелькопф, Лян Цзян и Мишель Х. Деворе, «Динамически защищенные кошачьи кубиты: новая парадигма для универсальных квантовых вычислений», Новый журнал физики 16, 045014 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014
[21] Амир Арканд, Лалех Мемарзаде и Стефано Манчини, «Квантовая емкость бозонного дефазирующего канала», Physical Review A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Андреас Винтер «Норма алмаза с ограничением энергии с приложениями к равномерной непрерывности непрерывной переменной пропускной способности канала» arXiv: 1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Майкл М. Вольф, Дэвид Перес-Гарсия и Геза Гидке, «Квантовая емкость бозонных каналов», Physical Review Letters 98, 130501 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.98.130501
https: / / journals.aps.org/ ПРЛ / аннотация / 10.1103 / PhysRevLett.98.130501
[24] Кристиан Видбрук, Стефано Пирандола, Рауль Гарсия-Патрон, Николас Дж. Серф, Тимоти С. Ральф, Джеффри Х. Шапиро и Сет Ллойд, «Гауссова квантовая информация», обзоры современной физики 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621
[25] Марк М. Уайлд и Хаою Ци «Частные и квантовые емкости квантовых каналов с ограничением энергии» IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Людовико Ламиан и Марк М. Уайльд «Точное решение для квантовых и частных мощностей бозонных дефазирующих каналов» arXiv: 2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https:///arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Викеш Сиддху и Роберт Б. Гриффитс «Положительность и неаддитивность квантовых мощностей с использованием обобщенных каналов стирания» IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Атхарв Джоши, Кёнджу Но и Ивонн И Гао, «Квантовая обработка информации с помощью бозонных кубитов в схеме КЭД», Квантовая наука и технологии, 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] Дэвид С. Шлегель, Фабрицио Минганти и Винченцо Савона, «Квантовая коррекция ошибок с использованием сжатых состояний кота Шредингера», arXiv: 2201.02570 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2201.02570
https:///arxiv.org/abs/2201.02570v1
[30] А. Гримм, Н. Е. Фраттини, С. Пури, С. О. Мундхада, С. Тузард, М. Миррахими, С. М. Гирвин, С. Шанкар и М. Х. Деворет, «Стабилизация и работа кубита Керра-кота» Природа 584, 205–209 (2020).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-г
https: / / www.nature.com/ article / s41586-020-2587-z
[31] К. Берду, А. Мурани, У. Реглад, У. К. Смит, М. Вильерс, Ж. Паломо, М. Ростишер, А. Дени, П. Морфин, М. Дельбек, Т. Контос, Н. Панкратова, Ф. Раутшке , Т. Пероннин, Л.-А. Селлем, П. Рушон, А. Сарлетт, М. Миррахими, П. Кампань-Ибарк, С. Джезуэн, Р. Лесканн и З. Легтас, «Время переключения битов в сто секунд в двухфотонном диссипативном генераторе» arXiv : 2204.09128 [квант-ф] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2204.09128
https:///arxiv.org/abs/2204.09128v1
[32] Рафаэль Лесканн, Мариус Вилье, Тео Пероннин, Ален Сарлетт, Матье Дельбек, Бенджамин Юар, Такис Контос, Мазьяр Миррахими и Заки Легтас, «Экспоненциальное подавление битовых переворотов в кубите, закодированном в генераторе» Nature Physics 16, 509–513 (2020).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0824-х
[33] Линьшу Ли, Дилан Дж. Янг, Виктор В. Альберт, Кёнджу Но, Чанг Линг Зоу и Лян Цзян, «Фазово-инженерные бозонные квантовые коды», Physical Review A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Игорь Деветакан и Андреас Винтер «Выделение секретного ключа и запутанность из квантовых состояний» Труды Королевского общества A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 461, 207–235 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[35] Йоханнес Баушанд Феликс Ледицкий «Квантовые коды из нейронных сетей» Новый журнал физики 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Цитируется
[1] Людовико Лами и Марк М. Уайлд, «Точное решение для квантовой и частной пропускной способности бозонных дефазирующих каналов», Arxiv: 2205.05736.
Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2022-09-29 12:24:49). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.
Не удалось получить Перекрестная ссылка на данные во время последней попытки 2022-09-29 12:24:47: Не удалось получить цитируемые данные для 10.22331 / q-2022-09-29-821 от Crossref. Это нормально, если DOI был зарегистрирован недавно.
Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.
