論文の概要: Nonperturbative leakage elimination for a logical qubit encoded in a mechanical oscillator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09953v1
• Date: Sun, 23 Aug 2020 04:01:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-05 04:08:37.515149
• Title: Nonperturbative leakage elimination for a logical qubit encoded in a mechanical oscillator
• Title（参考訳）: 機械振動子に符号化された論理量子ビットの非摂動漏洩除去
• Authors: Shasha Zheng, Qiongyi He, Mark S. Byrd, and Lian-Ao Wu
• Abstract要約: この目的のために設計された非摂動漏洩除去演算子(LEO)を導入する。 興味深いことに、我々のLEOは近似なしで正確な運動方程式を解析的に導出することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Continuous-variable (CV) systems are attracting increasing attention in the realization of universal quantum computation. Several recent experiments have shown the feasibility of using CV systems to, e.g., encode a qubit into a trapped-ion mechanical oscillator and perform logic gates [Nature 566, 513-517 (2019)]. The essential next step is to protect the encoded qubit from quantum decoherence, e.g., the motional decoherence due to the interaction between a mechanical oscillator and its environment. Here we propose a scheme to suppress quantum decoherence of a single-mode harmonic oscillator used to encode qubits by introducing a nonperturbative leakage elimination operator (LEO) specifically designed for this purpose. Remarkably, our nonperturbative LEO can be used to analytically derive exact equations of motion without approximations. It also allows us to prove that the effectiveness of these LEOs only depends on the integral of the pulse sequence in the time domain, while details of the pulse shape does not make a significant difference when the time period is chosen appropriately. This control method can be applied to a system at an arbitrary temperature and arbitrary system-bath coupling strength which makes it extremely useful for general open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 連続変数(CV)システムは、普遍量子計算の実現に注目が集まっている。 いくつかの最近の実験では、例えば、量子ビットを閉じ込められたイオン機械振動子にエンコードし、論理ゲートを実行するためのCVシステムの実現可能性を示している(Nature 566, 513-517 (2019))。 次のステップは、量子デコヒーレンスからエンコードされた量子ビットを保護することである。例えば、機械発振器とその環境との相互作用による動きデコヒーレンスである。 本稿では、この目的のために設計された非摂動漏洩除去演算子(LEO)を導入して、量子ビットを符号化する単一モード高調波発振器の量子デコヒーレンスを抑制する手法を提案する。 興味深いことに、我々の非摂動型LEOは近似なしで正確な運動方程式を解析的に導出することができる。 また、これらのLEOの有効性は、時間領域におけるパルスシーケンスの積分にのみ依存するが、パルス形状の詳細は、時間周期が適切に選択されたときに有意差がないことを示すことができる。 この制御法は任意の温度と任意の系-バス結合強度を持つ系に適用でき、一般のオープン量子系に非常に有用である。

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