論文の概要: Majorana braiding gates for topological superconductors in a one dimensional geometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.06364v2
• Date: Mon, 14 Dec 2020 02:47:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 03:14:43.097700
• Title: Majorana braiding gates for topological superconductors in a one dimensional geometry
• Title（参考訳）: 一次元幾何学におけるトポロジカル超伝導体に対するマヨナブレイディングゲート
• Authors: Marek Narozniak, Matthieu Dartiailh, Jonathan P. Dowling, Javad Shabani, Tim Byrnes
• Abstract要約: 1DTSにおける量子ゲートを実現する主要な方法の1つは、T-ジャンクションを使用することである。 純粋に1次元の幾何学であり、T-接合を必要としないスキームを提案する。 これにより 1 と 2 の論理量子ビット $ Z $ 回転が実行可能であることを示す。
• 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: We propose and analyze a physical system capable of performing topological quantum computation with Majorana zero modes (MZM) in a one-dimensional topological superconductor (1DTS). One of the leading methods to realize quantum gates in 1DTS is to use T-junctions, which allows one to maneuver MZMs such as to achieve braiding. In this paper, we propose a scheme that is in a purely one-dimensional geometry and does not require T-junctions, instead replacing it with an auxiliary qubit. We show that this allows one to perform one and two logical qubit $ Z $ rotations. We first design a topologically protected logical $Z$-gate based entirely on local interactions within the 1DTS. Using an auxiliary qubit coupled to the topological superconductors, we extend the $Z$-gate to single and multiqubit arbitrary rotations with partial topological protection. Finally, to perform universal quantum computing, we introduce a scheme for performing arbitrary unitary rotations, albeit without topological protection. We develop a formalism based on unitary braids which creates transitions between different topological phases of the 1DTS system. The unitary formalism can be simply converted to an equivalent adiabatic scheme, which we numerically simulate and show that high fidelity operations should be possible with reasonable parameters.
• Abstract（参考訳）: 1次元トポロジカル超伝導体(1DTS)におけるマヨラナゼロモード(MZM)を用いたトポロジカル量子計算が可能な物理系を提案し,解析する。 1DTSにおける量子ゲートを実現する主要な方法の1つは、Tジャンクションを使用することで、ブレイディングなどのMZMを操作できる。 本稿では、純粋に一次元の幾何学であり、T-ジャンクションを必要としないスキームを提案し、代わりに補助量子ビットで置き換える。 これにより 1 と 2 の論理量子ビット $ Z $ 回転を実行できることを示す。 まず、位相的に保護された論理的$Z$-gateを1DTS内の局所的相互作用に基づいて設計する。 トポロジカル超伝導体に結合した補助量子ビットを用いて、Z$ゲートを部分的トポロジカル保護を持つ単一および多ビット任意の回転に拡張する。 最後に、普遍量子コンピューティングを行うために、位相的保護なしに任意のユニタリ回転を行うスキームを導入する。 1DTS系の異なる位相相間の遷移を生成するユニタリブレイドに基づくフォーマリズムを開発する。 ユニタリ形式は、単純に等価な断熱スキームに変換できるので、数値的にシミュレートし、妥当なパラメータで高い忠実度演算が可能であることを示す。

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