論文の概要: Automated discovery of autonomous quantum error correction schemes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.02766v1
• Date: Thu, 5 Aug 2021 17:53:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-19 07:05:29.234865
• Title: Automated discovery of autonomous quantum error correction schemes
• Title（参考訳）: 自律的量子誤差補正スキームの自動発見
• Authors: Zhaoyou Wang, Taha Rajabzadeh, Nathan Lee, Amir H. Safavi-Naeini
• Abstract要約: 我々は,自律的量子誤り訂正符号発見のための随伴最適化に基づく計算手法を開発し,実証する。 フォック空間におけるハミルトン距離の変化が、異なる新しい誤り訂正スキームの発見につながることを示す。 超伝導回路に基づくハードウェア効率のよい実装を提案する。
• 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: We can encode a qubit in the energy levels of a quantum system. Relaxation and other dissipation processes lead to decay of the fidelity of this stored information. Is it possible to preserve the quantum information for a longer time by introducing additional drives and dissipation? The existence of autonomous quantum error correcting codes answers this question in the positive. Nonetheless, discovering these codes for a real physical system, i.e., finding the encoding and the associated driving fields and bath couplings, remains a challenge that has required intuition and inspiration to overcome. In this work, we develop and demonstrate a computational approach based on adjoint optimization for discovering autonomous quantum error correcting codes given a description of a physical system. We implement an optimizer that searches for a logical subspace and control parameters to better preserve quantum information. We demonstrate our method on a system of a harmonic oscillator coupled to a lossy qubit, and find that varying the Hamiltonian distance in Fock space -- a proxy for the control hardware complexity -- leads to discovery of different and new error correcting schemes. We discover what we call the $\sqrt{3}$ code, realizable with a Hamiltonian distance $d=2$, and propose a hardware-efficient implementation based on superconducting circuits.
• Abstract（参考訳）: 量子系のエネルギー準位において量子ビットを符号化することができる。 緩和やその他の散逸過程は、この記憶された情報の忠実さを損なう。 追加のドライブと消散を導入することで、量子情報を長く保存することは可能か? 自律的量子誤り訂正符号の存在は、正の形でこの疑問に答える。 それでも、実際の物理的システムのためのこれらのコード、すなわち、符号化と関連する駆動フィールドとバスカップリングを見つけることは、直観とインスピレーションを必要とする課題である。 本研究では,物理系を記述した自己量子誤り訂正符号を発見するための随伴最適化に基づく計算手法を開発し,実証する。 量子情報をよりよく保存するために,論理部分空間と制御パラメータを探索するオプティマイザを実装した。 損失量子ビットに結合した高調波発振器のシステム上で本手法を実証し,制御ハードウェア複雑性のプロキシであるFock空間におけるハミルトン距離の変化が,異なる誤り訂正スキームの発見につながることを明らかにする。 我々は、ハミルトン距離$d=2$で実現可能な$\sqrt{3}$コードを発見し、超伝導回路に基づくハードウェア効率のよい実装を提案する。

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