論文の概要: Universal quantum computation with symmetric qubit clusters coupled to
an environment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.00754v3
- Date: Sat, 17 Dec 2022 16:45:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-28 03:20:40.342772
- Title: Universal quantum computation with symmetric qubit clusters coupled to
an environment
- Title（参考訳）: 対称量子ビットクラスターを環境に結合した普遍量子計算
- Authors: Christian Boudreault, Hichem Eleuch, Michael Hilke, Richard MacKenzie
- Abstract要約: そこで我々は,量子計算トランジスタ,クェンシスタの役割をコアが担う,普遍量子計算のためのスケーラブルなスキームを提案する。
我々は、量子誤差をデコヒーレンスの主源として含み、対称性が特に非等方的量子ビット回転に弾力性を与えることを示す。
この結果の多くは、高レベルのオメガ回転不変系に一般化したり、他の対称性を持つクラスターに適応することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3670422696827526
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: One of the most challenging problems for the realization of a scalable
quantum computer is to design a physical device that keeps the error rate for
each quantum processing operation low. These errors can originate from the
accuracy of quantum manipulation, such as the sweeping of a gate voltage in
solid state qubits or the duration of a laser pulse in optical schemes. Errors
also result from decoherence, which is often regarded as more crucial in the
sense that it is inherent to the quantum system, being fundamentally a
consequence of the coupling to the external environment.
Grouping small collections of qubits into clusters with symmetries can
protect parts of the calculation from decoherence. We use 4-level cores with a
straightforward generalization of discrete rotational symmetry, omega-rotation
invariance, to encode pairs of coupled qubits and universal 2-qubit logical
gates. We include quantum errors as a main source of decoherence, and show that
symmetry makes logical operations particularly resilient to untimely
anisotropic qubit rotations. We propose a scalable scheme for universal quantum
computation where cores play the role of quantum-computational transistors,
quansistors.
Initialization and readout are achieved by coupling to leads. The external
leads are explicitly considered and are assumed to be the other main source of
decoherence. We show that quansistors can be dynamically decoupled from the
leads by tuning their internal parameters, giving them the versatility required
to act as controllable quantum memory units. With this dynamical decoupling,
logical operations within quansistors are also symmetry-protected from unbiased
noise in their parameters. We identify technologies that could implement
omega-rotation invariance. Many of our results can be generalized to
higher-level omega-rotation-invariant systems, or adapted to clusters with
other symmetries.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子コンピュータを実現する上で最も難しい問題のひとつは、各量子処理操作のエラー率を低くする物理デバイスを設計することである。
これらの誤差は、固体量子ビットにおけるゲート電圧の掃除や光学的スキームにおけるレーザーパルスの持続といった量子操作の精度から生じる。
誤差はデコヒーレンス(decoherence)も引き起こすが、これは量子系に固有の意味ではより重要であり、基本的には外部環境との結合の結果である。
量子ビットの小さな集合をシンメトリーでクラスタにグループ化することで、計算の一部をデコヒーレンスから保護することができる。
離散回転対称性、オメガ回転不変性を直接一般化した4レベルコアを用いて、結合量子ビットと普遍2ビット論理ゲートのペアを符号化する。
我々は量子誤差をデコヒーレンスの主源として含み、対称性が特に非等方的量子ビット回転に対して弾力性を与えることを示す。
そこで我々は,量子計算トランジスタ,クェンシスタの役割をコアが果たす,普遍量子計算のためのスケーラブルなスキームを提案する。
初期化と読み出しはリードへの結合によって達成される。
外部リードは明示的に考慮され、他の主要なデコヒーレンス源であると仮定される。
量子メモリユニットとして機能するためには、内部パラメータを調整することによって、クォーニスタを動的にリードから切り離すことができることを示す。
この動的疎結合により、クォーニスタ内の論理演算は、パラメータの偏りのないノイズから対称的に保護される。
我々はオメガ回転不変性を実装可能な技術を特定する。
これらの結果は高レベルのオメガ回転不変系に一般化したり、他の対称性を持つクラスターに適応することができる。
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