論文の概要: Quantifying Entanglement in Cluster States Built with Error-Prone Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.12775v2
• Date: Mon, 15 Nov 2021 17:28:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-02 08:53:29.631225
• Title: Quantifying Entanglement in Cluster States Built with Error-Prone Interactions
• Title（参考訳）: エラー-プロセス相互作用によるクラスター状態の絡み合いの定量化
• Authors: Zhangjie Qin, Woo-Ram Lee, Brian DeMarco, Bryce Gadway, Svetlana Kotochigova, V.W. Scarola
• Abstract要約: 計測ベースの量子コンピューティングは、回路ベースのモデルに代わるパラダイムである。 粒子間相互作用によって実現される2量子ゲートは遅く、クラスタ状態を効率的に生成するために並列化することができる。 制御相, Ising および XY 相互作用から構築された1次元クラスター状態と遅い2量子ビット誤差について考察する。
• 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: Measurement-based quantum computing is an alternative paradigm to the circuit-based model. This approach can be advantageous in certain scenarios, such as when read-out is fast and accurate, but two-qubit gates realized via inter-particle interactions are slow and can be parallelized to efficiently create a cluster state. However, understanding how two-qubit errors impact algorithm accuracy and developing experimentally viable approaches to characterize cluster-state fidelity are outstanding challenges. Here, we consider one-dimensional cluster states built from controlled phase, Ising, and XY interactions with slow two-qubit error in the interaction strength, consistent with error models of interactions found in a variety of qubit architectures. We detail an experimentally viable teleportation fidelity that offers a measure of the impact of these errors on the cluster state. Our fidelity calculations show that the error has a distinctly different impact depending on the underlying interaction used for the two-qubit entangling gate. In particular, the Ising and XY interactions can allow perfect teleportation through the cluster state even with large errors, but the controlled phase interaction does not. Nonetheless, we find that teleportation through cluster state chains of size $N$ has a maximum two-qubit error for teleportation along a quantum channel that decreases as $N^{-1/2}$. To enable construction of larger cluster states, we design lowest-order refocusing pulses for correcting these slow errors in the interaction strength. Our work generalizes to higher-dimensional cluster states and sets the stage for experiments to monitor the growth of entanglement in cluster states built from error-prone interactions.
• Abstract（参考訳）: 計測に基づく量子コンピューティングは、回路ベースのモデルに代わるパラダイムである。 このアプローチは、読み込みが高速で正確であるような特定のシナリオでは有利だが、粒子間相互作用によって実現される2量子ゲートは遅く、並列化することでクラスタ状態を効率的に生成することができる。 しかし、2ビットの誤差がアルゴリズムの精度にどのように影響するかを理解し、クラスタ状態の忠実さを特徴づける実験的アプローチを開発することは、大きな課題である。 ここでは,制御相,Ising,XY相互作用から構築された1次元クラスター状態と相互作用強度の遅い2ビット誤差を,様々なキュービットアーキテクチャで見られる相互作用の誤差モデルと整合的に考察する。 我々は、これらのエラーがクラスタ状態に与える影響を測る実験可能なテレポーテーションの忠実度について詳述する。 我々の忠実度計算は、この誤差が2ビットのエンタングゲートで使用される基礎的な相互作用によって明らかに異なる影響を持つことを示している。 特に、Ising と XY の相互作用は、大きなエラーがあってもクラスタ状態を通して完全なテレポーテーションを可能にするが、制御された位相相互作用は実現しない。 それでも、N$のクラスタ状態チェーンによるテレポーテーションは、N^{-1/2}$として減少する量子チャネルに沿ったテレポーテーションの最大2キュービット誤差を持つ。 より大きなクラスター状態の構築を可能にするため,低次再集光パルスの設計を行い,相互作用強度の低下を補正する。 本研究は, クラスター状態の高次元化を一般化し, クラスター状態の絡み合いの増大を観測する実験のステージを設定する。

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