1Відділ фізики конденсованих середовищ, Науковий інститут Вейцмана, Реховот 76100, Ізраїль
2Прітцкерівська школа молекулярної інженерії, Чиказький університет, Чикаго, Іллінойс 60637, США
Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.
абстрактний
Бозонні кубіти, закодовані в системах безперервної змінної, є багатообіцяючою альтернативою дворівневим кубітам для квантового обчислення та комунікації. Поки що втрата фотонів була домінуючим джерелом помилок у бозонних кубітах, але значне зменшення втрат фотонів в останніх експериментах з бозонними кубітами свідчить про те, що слід також враховувати помилки дефазування. Однак детальне розуміння комбінованої втрати фотонів і каналу дефазування відсутнє. Тут ми показуємо, що, на відміну від своїх складових частин, комбінований канал з дефазуванням втрат не розкладається, що вказує на більш багату структуру цього каналу. Ми надаємо обмеження для пропускної здатності каналу дефазування втрат і використовуємо чисельну оптимізацію, щоб знайти оптимальні одномодові коди для широкого діапазону рівнів помилок.
Рекомендоване зображення: ландшафт чисельно оптимізованих бозонних кодів для різних коефіцієнтів втрати фотонів (горизонтальна вісь) і коефіцієнтів дефазування (вертикальна вісь). Діаграми є розподілами Вігнера максимально змішаних станів коду.
Популярне резюме
► Дані BibTeX
► Список літератури
[1] Пітер В. Шор «Схема зменшення декогерентності в пам’яті квантового комп’ютера» Physical Review A 52, R2493 (1995).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.R2493
[2] Марк М. Уайльд «Квантова теорія інформації» Cambridge University Press (2013).
https:///doi.org/10.1017/CBO9781139525343
https://www.cambridge.org/core/books/quantum-information-theory/9DC2CA59F45636D4F0F30D971B677623
[3] Сет Ллойд «Пропускна здатність шумового квантового каналу» Physical Review A 55, 1613 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613
[4] Нісім Офек, Андрій Петренко, Рейнер Герес, Філіп Рейнхольд, Закі Легтас, Браян Властакіс, Єхан Лю, Луїджі Фрунзіо, С.М. Гірвін, Л. Цзян, Мазьяр Міррахімі, М.Х. виправлення помилок у надпровідних колах” Nature 536, 441–445 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature18949
https:///www.nature.com/articles/nature18949
[5] Віктор В. Альберт, Кюнджу Но, Каспер Дуйвенворден, Ділан Дж. Янг, Р. Т. Брієрлі, Філіп Рейнхольд, Крістоф Вюйо, Ліншу Лі, Чао Шен, С. М. Гірвін, Барбара М. Терхал та Лян Цзян, «Ефективність і структура одно- моди бозонних кодів” Physical Review A 97, 032346 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346
[6] Kyungjoo Nohand Christopher Chamberland “Відмовостійка бозонна квантова корекція помилок за допомогою коду поверхневого Готтесмана-Китаєва-Прескілла” Physical Review A 101, 012316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012316
[7] Кюнджу Но «Квантові обчислення та комунікація в бозонних системах» дисертація (2020).
[8] Деніел Готтесман, Олексій Китаєв і Джон Прескілл, «Кодування кубіта в осциляторі», 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 та ін. MH Devoret, «Квантова корекція помилок кубіта, закодованого в сіткових станах осцилятора» Nature 584, 368–372 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2603-3
[10] А. Романенко, Р. Пилипенко, С. Зорцетті, Д. Фролов, М. Авіда, С. Беломестних, С. Позен та А. Грасселіно, “Тривимірні надпровідні резонатори при T <20 мК з часом життя фотонів до $tau $=2 s'' Physical Review Applied 13, 34032 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.13.034032
[11] Меттью Реагор, Вольфганг Пфафф, Крістофер Екслайн, Райньєр В. Херес, Ніссім Офек, Катріна Сліва, Ерік Холланд, Чен Ван, Джейкоб Блумофф, Кевін Чоу, Майкл Дж. Хетрідж, Луїджі Фрунзіо, Мішель Х. Деворе, Лян Цзян і Роберт J. Schoelkopf, “Квантова пам’ять з мілісекундною когерентністю в схемі 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 та RJ Schoelkopf, «Відмовостійке виявлення квантової помилки» 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, and 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] Арне Л. Грімсмо, Джошуа Комбс і Бен К. Барагіола, «Квантові обчислення з ротаційно-симетричними бозонними кодами», Фізичний огляд X 10, 011058 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058
[15] Yingkai Ouyangand Earl T. Campbell “Comproffs 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] Фелікс Ледіцкі, Деббі Леунг і Грем Сміт, «Канал дефразування та суперадитивність когерентної інформації» Фізичні оглядові листи 121, 160501 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PHYSREVLETT.121.160501
https:///journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.160501
[17] Роберт Л. Косутанд і Деніел А. Лідар «Квантова корекція помилок за допомогою опуклої оптимізації» Квантова обробка інформації 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, and 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] Маріос Х. Майкл, Матті Сільвері, Р. Т. Браєрлі, Віктор В. Альберт, Юха Салмілехто, Лян Цзян і С. М. Гірвін, «Новий клас квантових кодів з виправленням помилок для бозонного режиму» 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, and 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] Амір Арканд, Лале Мемарзаде та Стефано Манчіні, «Квантова ємність бозонного каналу дефазування», Фізичний огляд A 102, 42413 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042413
[22] Андреас Вінтер «Ромбоподібна норма з енергетичними обмеженнями із застосуваннями до рівномірної безперервності безперервної змінної пропускної здатності каналу» arXiv:1712.10267 [quant-ph] (2017).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1712.10267
[23] Майкл М. Вольф, Девід Перес-Гарсія та Геза Гідке, «Квантові можливості бозонних каналів» 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] Крістіан Відбрук, Стефано Пірандола, Рауль Гарсія-Патрон, Ніколас Дж. Серф, Тімоті С. Ральф, Джеффрі Х. Шапіро та Сет Ллойд, «Квантова інформація Гауса» Огляди сучасної фізики 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621
[25] Марк М. Уайлд і Хаоюй Ці «Приватні та квантові можливості квантових каналів, обмежені енергією» Транзакції IEEE з теорії інформації 64, 7802–7827 (2018).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2018.2854766
[26] Людовіко Ламі та Марк М. Уайльд «Точне рішення для квантових і приватних можливостей бозонних каналів дефазування» arXiv:2205.05736 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2205.05736
https:///arxiv.org/abs/2205.05736v1
[27] Вікеш Сіддху та Роберт Б. Гріффітс «Позитивність і неадитивність квантових можливостей з використанням узагальнених каналів стирання» IEEE Transactions on Information Theory 67, 4533–4545 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TIT.2021.3080819
[28] Atharv Joshi, Kyungjoo Noh та Yvonne Y Gao, «Квантова обробка інформації за допомогою бозонних кубітів у схемі QED» Квантова наука та технологія 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] Девід С. Шлегель, Фабріціо Мінганті та Вінченцо Савона, «Квантова корекція помилок за допомогою стиснутих станів кота Шредінгера» arXiv:2201.02570 [quant-ph] (2022).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2201.02570
https:///arxiv.org/abs/2201.02570v1
[30] А. Грімм, Н. Е. Фраттіні, С. Пурі, С. О. Мундхада, С. Тузард, М. Міррахімі, С. М. Гірвін, С. Шанкар і М. Х. Деворе, «Стабілізація та робота кубіта Керра-кота» Nature 584, 205–209 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2587-z
https:///www.nature.com/articles/s41586-020-2587-z
[31] К. Берду, А. Мурані, У. Реглейд, У. Сміт, М. Вільєрс, Дж. Паломо, М. Ростічер, А. Дені, П. Морфін, М. Дельбек, Т. Контос, Н. Панкратова, Ф. Раутшке , Т. Пероннін, Л. -А. Sellem, P. Rouchon, A. Sarlette, M. Mirrahimi, P. Campagne-Ibarcq, S. Jezouin, R. Lescanne, and Z. Leghtas, “2204.09128second bit flip time in a two-photon dissipative oscillator” arXiv :2022 [кількісний-ph] (XNUMX).
https:///doi.org/10.48550/arxiv.2204.09128
https:///arxiv.org/abs/2204.09128v1
[32] Рафаель Лесканн, Маріус Вільєрс, Теау Пероннін, Ален Сарлетт, Маттьє Дельбек, Бенджамін Хуард, Такіс Контос, Мазьяр Міррахімі та Закі Легхтас, «Експоненціальне придушення біт-фліпів у кубіті, закодованому в осциляторі» 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, and Liang Jiang, “Phase-engineered bosonic quantum codes” Physical Review A 103, 062427 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.062427
[34] Ігор Девета та Андреас Вінтер «Дистиляція секретного ключа та заплутаність із квантових станів» Праці Королівського товариства A: Математичні, фізичні та інженерні науки 461, 207–235 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[35] Johannes Bauschand Felix Leditzky «Квантові коди з нейронних мереж» New Journal of Physics 22, 023005 (2018).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ab6cdd
Цитується
[1] Людовіко Ламі та Марк М. Уайлд, «Точне рішення для квантових і приватних можливостей бозонних каналів дефазування», arXiv: 2205.05736.
Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2022-09-29 12:24:49). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.
Не вдалося отримати Перехресне посилання, наведене за даними під час останньої спроби 2022-09-29 12:24:47: Не вдалося отримати цитовані дані для 10.22331/q-2022-09-29-821 з Crossref. Це нормально, якщо DOI був зареєстрований нещодавно.
Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.
