論文の概要: Parallel entangling gate operations and two-way quantum communication in spin chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.12771v4
• Date: Tue, 25 May 2021 01:21:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-04 11:31:03.986293
• Title: Parallel entangling gate operations and two-way quantum communication in spin chains
• Title（参考訳）: スピン鎖における並列エンタングルゲート演算と双方向量子通信
• Authors: Rozhin Yousefjani and Abolfazl Bayat
• Abstract要約: 本稿では,2量子エンタングゲートの実装を並列化するプロトコルを提案する。 提案プロトコルは双方向量子通信の実現に有効である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The power of a quantum circuit is determined through the number of two-qubit entangling gates that can be performed within the coherence time of the system. In the absence of parallel quantum gate operations, this would make the quantum simulators limited to shallow circuits. Here, we propose a protocol to parallelize the implementation of two-qubit entangling gates between multiple users which are spatially separated, and use a commonly shared spin chain data-bus. Our protocol works through inducing effective interaction between each pair of qubits without disturbing the others, therefore, it increases the rate of gate operations without creating crosstalk. This is achieved by tuning the Hamiltonian parameters appropriately, described in the form of two different strategies. The tuning of the parameters makes different bilocalized eigenstates responsible for the realization of the entangling gates between different pairs of distant qubits. Remarkably, the performance of our protocol is robust against increasing the length of the data-bus and the number of users. Moreover, we show that this protocol can tolerate various types of disorders and is applicable in the context of superconductor-based systems. The proposed protocol can serve for realizing two-way quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の電力は、系のコヒーレンス時間内で実行できる2量子ビット絡みゲートの数によって決定される。 並列量子ゲート演算がなければ、量子シミュレータは浅い回路に制限されることになる。 本稿では,空間的に分離された複数のユーザ間で2量子ビット絡みゲートの実装を並列化するプロトコルを提案し,共有スピンチェーンデータバスを使用する。 提案プロトコルは,各キュービット間の効果的な相互作用を他を乱さずに誘導することにより,クロストークを発生させることなくゲート操作を高速化する。 これは、2つの異なる戦略の形式で記述されたハミルトンパラメータを適切にチューニングすることで達成される。 パラメータのチューニングは異なる双局在化された固有状態を作り、異なる距離量子ビットのペア間の絡み合うゲートの実現に寄与する。 驚くべきことに、このプロトコルのパフォーマンスは、データバスの長さとユーザ数の増加に対して堅牢です。 さらに, 本プロトコルは様々な種類の障害を許容でき, 超伝導系にも適用できることを示した。 提案プロトコルは双方向量子通信の実現に有効である。

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