論文の概要: Protecting a Bosonic Qubit with Autonomous Quantum Error Correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.09322v2
- Date: Tue, 6 Oct 2020 00:15:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-22 22:57:03.974039
- Title: Protecting a Bosonic Qubit with Autonomous Quantum Error Correction
- Title（参考訳）: 自律的量子誤差補正によるボソニック量子ビットの保護
- Authors: Jeffrey M. Gertler, Brian Baker, Juliang Li, Shruti Shirol, Jens Koch,
and Chen Wang
- Abstract要約: 原理的には、量子系内の散逸を調整することで、量子エラー補正を自律的かつ連続的に実現することができる。
ここでは超伝導空洞のSchr"odinger cat様多光子状態の論理量子ビットを符号化する。
この受動的プロトコルは、単光子損失に対する自律的な補正を実現し、多光子量子ビットのコヒーレンス時間を2倍に向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1806044218454854
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To build a universal quantum computer from fragile physical qubits, effective
implementation of quantum error correction (QEC) is an essential requirement
and a central challenge. Existing demonstrations of QEC are based on a schedule
of discrete error syndrome measurements and adaptive recovery operations. These
active routines are hardware intensive, prone to introducing and propagating
errors, and expected to consume a vast majority of the processing power in a
large-scale quantum computer. In principle, QEC can be realized autonomously
and continuously by tailoring dissipation within the quantum system, but this
strategy has remained challenging so far. Here we encode a logical qubit in
Schr\"odinger cat-like multiphoton states of a superconducting cavity, and
demonstrate a corrective dissipation process that directly stabilizes an error
syndrome operator: the photon number parity. Implemented with continuous-wave
control fields only, this passive protocol realizes autonomous correction
against single-photon loss and boosts the coherence time of the multiphoton
qubit by over a factor of two. Notably, QEC is realized in a modest hardware
setup with neither high-fidelity readout nor fast digital feedback, in contrast
to the technological sophistication required for prior QEC demonstrations.
Compatible with other error suppression and phase stabilization techniques, our
experiment suggests reservoir engineering as a resource-efficient alternative
or supplement to active QEC in future quantum computing architectures.
- Abstract（参考訳）: 脆弱な物理量子ビットから普遍量子コンピュータを構築するには、量子誤差補正(qec)の効果的な実装が不可欠であり、中心的な課題である。
既存のQECの実証は、離散誤差症候群の測定と適応回復操作のスケジュールに基づいている。
これらのアクティブルーチンはハードウェア集約的であり、エラーの導入と伝播の傾向があり、大規模な量子コンピュータで処理能力の大部分を消費することが期待されている。
原則として、QECは量子システム内での散逸を調整することで、自律的かつ継続的に実現することができるが、この戦略はいまだに困難である。
ここでは、超伝導空洞の「オーディンガー猫様多光子状態」の論理量子ビットを符号化し、エラーシンドローム作用素を直接安定化する補正散逸過程、すなわち光子数パリティを示す。
連続波制御フィールドのみを実装したこのパッシブプロトコルは、単一光子損失に対する自律的補正を実現し、マルチ光子量子ビットのコヒーレンス時間を2倍以上増加させる。
特にqecは、以前のqecデモに必要な技術的洗練度とは対照的に、忠実度の高い読み出しや高速なデジタルフィードバックを伴わない、控えめなハードウェア構成で実現されている。
今後の量子コンピューティングアーキテクチャにおいて、他のエラー抑制や位相安定化技術と相似して、資源効率の良い代替手段として貯水池工学を提案する。
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