論文の概要: Deterministic multi-qubit entanglement in a quantum network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.13108v1
- Date: Thu, 26 Nov 2020 03:32:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 22:52:02.236651
- Title: Deterministic multi-qubit entanglement in a quantum network
- Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける決定論的多ビット絡み合い
- Authors: Youpeng Zhong, Hung-Shen Chang, Audrey Bienfait, \'Etienne Dumur,
Ming-Han Chou, Christopher R. Conner, Joel Grebel, Rhys G. Povey, Haoxiong
Yan, David I. Schuster and Andrew N. Cleland
- Abstract要約: 大規模量子通信や計算ネットワークへのスケーリングには、マルチキュービットの絡み合いを決定論的に生成する必要がある。
1m長の超伝導同軸ケーブルで接続された2つの別々の超伝導量子ノードからなる量子ネットワークを報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06546249968484792
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum entanglement is a key resource for quantum computation and quantum
communication \cite{Nielsen2010}. Scaling to large quantum communication or
computation networks further requires the deterministic generation of
multi-qubit entanglement \cite{Gottesman1999,Duan2001,Jiang2007}. The
deterministic entanglement of two remote qubits has recently been demonstrated
with microwave photons
\cite{Kurpiers2018,Axline2018,Campagne2018,Leung2019,Zhong2019}, optical
photons \cite{Humphreys2018} and surface acoustic wave phonons
\cite{Bienfait2019}. However, the deterministic generation and transmission of
multi-qubit entanglement has not been demonstrated, primarily due to limited
state transfer fidelities. Here, we report a quantum network comprising two
separate superconducting quantum nodes connected by a 1 meter-long
superconducting coaxial cable, where each node includes three interconnected
qubits. By directly connecting the coaxial cable to one qubit in each node, we
can transfer quantum states between the nodes with a process fidelity of
$0.911\pm0.008$. Using the high-fidelity communication link, we can prepare a
three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state
\cite{Greenberger1990,Neeley2010,Dicarlo2010} in one node and deterministically
transfer this state to the other node, with a transferred state fidelity of
$0.656\pm 0.014$. We further use this system to deterministically generate a
two-node, six-qubit GHZ state, globally distributed within the network, with a
state fidelity of $0.722\pm0.021$. The GHZ state fidelities are clearly above
the threshold of $1/2$ for genuine multipartite entanglement \cite{Guhne2010},
and show that this architecture can be used to coherently link together
multiple superconducting quantum processors, providing a modular approach for
building large-scale quantum computers \cite{Monroe2014,Chou2018}.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメント(quantum entanglement)は、量子計算と量子通信の鍵となるリソースである。
大規模量子通信や計算ネットワークへのスケーリングはさらに、多ビットエンタングルメント \cite{Gottesman 1999,Duan 2001,Jiang2007} の決定論的生成を必要とする。
マイクロ波光子 \cite{Kurpiers2018,Axline2018,Campagne2018,Leung2019,Zhong2019},光光子 \cite{Humphreys2018} と表面音響フォノン \cite{Bienfait2019} で、2つのリモート量子ビットの決定論的絡み合いが証明されている。
しかし、多ビットエンタングルメントの決定論的生成と伝達は、主に限られた状態伝達特性のために証明されていない。
本稿では、1メートルの超伝導同軸ケーブルで接続された2つの別々の超伝導量子ノードからなる量子ネットワークについて報告する。
同軸ケーブルを各ノードの1キュービットに直接接続することで、プロセス忠実度0.911\pm0.008$のノード間で量子状態の転送が可能となる。
高忠実度通信リンクを用いて、3ビットのグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)を1つのノードに準備し、この状態を他のノードに決定的に転送し、転送状態の忠実度は0.656\pm 0.014$である。
さらに、このシステムを用いて、2ノードの6ビットGHZ状態を生成し、その状態忠実度は0.722\pm0.021$である。
GHZ状態忠実度は、真のマルチパーティライトエンタングルメントのしきい値である1/2$よりも明らかに高く、このアーキテクチャは、複数の超伝導量子プロセッサをコヒーレントに結合するために使用でき、大規模な量子コンピュータを構築するためのモジュラーアプローチを提供する。
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