1Institutionen för kondenserad materiens fysik, Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA
Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Bosonic qubits kodade i kontinuerliga variabla system ger ett lovande alternativ till två-nivå qubits för kvantberäkning och kommunikation. Hittills har fotonförlust varit den dominerande källan till fel i bosoniska qubits, men den signifikanta minskningen av fotonförlust i nya bosoniska qubit-experiment tyder på att avfasningsfel också bör övervägas. En detaljerad förståelse av den kombinerade fotonförlusten och avfasningskanalen saknas dock. Här visar vi att, till skillnad från dess beståndsdelar, är den kombinerade förlustavfasande kanalen icke-nedbrytbar, vilket pekar mot en rikare struktur av denna kanal. Vi tillhandahåller gränser för kapaciteten för förlustavfasningskanalen och använder numerisk optimering för att hitta optimala singelmodskoder för ett brett spektrum av felfrekvenser.
Utvald bild: Landskap med numeriskt optimerade bosoniska koder för olika fotonförlusthastigheter (horisontell axel) och avfasningshastigheter (vertikal axel). Tomterna är Wigner-distributioner av kodens maximalt blandade tillstånd.
Populär sammanfattning
► BibTeX-data
► Referenser
[1] Peter W. Shor "Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory" 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, SM Girvin, L. Jiang, Mazyar Mirrahimi, MH Devoret, och RJ Schoelkopf, "Extending the lifetime of a quantum 536. (441).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https: / / www.nature.com/ artiklar / 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 och Liang Jiang, "Performance and structure of single-mode bosonic codes" Physical Review A 97, (032346, 2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland "Feltolerant bosonisk kvantfelskorrigering med yt-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 och 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, NE Frattini, VV Sivak, P. Reinhold, S. Puri, S. Shankar, RJ Schoelkopf, L. Frunzio, M. Mirrahimi och MH Devoret, "Quantum error state correction of a grquid 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 och A. Grassellino, "Tredimensionella supraledande resonatorer vid T <20mK med fotonlivslängder upp till $tau$=2 s'13 34032, 2020'' Physical Review).
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, och Robert J. Schoelkopf, "Quantum coherence in 94 krets 014506 i krets 2016 med Physical XNUMX Recension. (XNUMX).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.94.014506
[12] S. Rosenblum, P. Reinhold, M. Mirrahimi, Liang Jiang, L. Frunzio och RJ Schoelkopf, "Feltolerant detektion av ett kvantfel" 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 och RJ Schoelkopf.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.86.180504
[14] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes och 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 och 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 och 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 och 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 och SM 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 och 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 och 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 "Energibegränsad diamantnorm med tillämpningar för den enhetliga kontinuiteten av kontinuerliga variabla kanalkapaciteter" arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Michael M. Wolf, David Pérez-García och 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 och 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 och Haoyu Qi "Energibegränsad privat och kvantkapacitet hos kvantkanaler" IEEE Transactions on Information Theory 64, 7802–7827 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2854766
[26] Ludovico Lami och Mark M. Wilde "Exakt lösning för kvant- och privatkapaciteten hos bosoniska avfasningskanaler" arXiv:2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https://arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Vikesh Siddhu och Robert B. Griffiths "Positivitet och icke-nadditivitet av kvantkapaciteter med hjälp av generaliserade raderingskanaler" IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh och 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 och 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, NE Frattini, S. Puri, SO Mundhada, S. Touzard, M. Mirrahimi, SM Girvin, S. Shankar och 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 och Z. Leghtas, "Hundra sekunders bit-flip-tid i en två-foton dissipativ 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 och Zaki Leghtas, "Exponential suppression of bit-flips in a qubit encoded in an oscillator" Nature Physics 16, 509–513).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0824-x
[33] Linshu Li, Dylan J. Young, Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Chang Ling Zou och Liang Jiang, "Faskonstruerade bosoniska kvantkoder" Physical Review A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Igor Devetak och Andreas Winter "Destillation av hemlig nyckel och förveckling från kvanttillstånd" 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
Citerad av
[1] Ludovico Lami och Mark M. Wilde, "Exakt lösning för kvant- och privatkapaciteten hos bosoniska avfasningskanaler", arXiv: 2205.05736.
Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2022-09-29 12:24:49). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.
Det gick inte att hämta Crossref citerade data under senaste försöket 2022-09-29 12:24:47: Det gick inte att hämta citerade data för 10.22331 / q-2022-09-29-821 från Crossref. Detta är normalt om DOI registrerades nyligen.
Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.
