論文の概要: Fault-tolerant multiqubit geometric entangling gates using photonic cat-state qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.04643v5
• Date: Fri, 2 Sep 2022 02:06:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 11:54:36.779077
• Title: Fault-tolerant multiqubit geometric entangling gates using photonic cat-state qubits
• Title（参考訳）: フォトニックキャット状態量子ビットを用いたフォールトトレラント多ビット幾何エンタングリングゲート
• Authors: Ye-Hong Chen, Roberto Stassi, Wei Qin, Adam Miranowicz, Franco Nori
• Abstract要約: フォトニックキャット状態量子ビットを用いた多ビット幾何ゲートの実装に関する理論的プロトコルを提案する。 これらのキャットステート量子ビットは、ハードウェア効率の良い普遍量子コンピューティングに期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8024702830680637
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a theoretical protocol to implement multiqubit geometric gates (i.e., the M{\o}lmer-S{\o}rensen gate) using photonic cat-state qubits. These cat-state qubits stored in high-$Q$ resonators are promising for hardware-efficient universal quantum computing. Specifically, in the limit of strong two-photon drivings, phase-flip errors of the cat-state qubits are effectively suppressed, leaving only a bit-flip error to be corrected. Because this dominant error commutes with the evolution operator, our protocol preserves the error bias, and, thus, can lower the code-capacity threshold for error correction. A geometric evolution guarantees the robustness of the protocol against stochastic noise along the evolution path. Moreover, by changing detunings of the cavity-cavity couplings at a proper time, the protocol can be robust against parameter imperfections (e.g., the total evolution time) without introducing extra noises into the system. As a result, the gate can produce multi-mode entangled cat states in a short time with high fidelities.
• Abstract（参考訳）: フォトニックキャット状態量子ビットを用いたマルチキュービット幾何ゲート(M{\o}lmer-S{\o}rensenゲート)の理論的プロトコルを提案する。 これらの猫状態量子ビットは、ハードウェア効率のよいユニバーサル量子コンピューティングに有望である。 具体的には、強い2光子駆動の限界において、猫状態量子ビットの位相フリップ誤差を効果的に抑制し、ビットフリップ誤差のみを補正する。 この支配的なエラーは進化演算子と通勤するため、このプロトコルはエラーバイアスを保ち、エラー訂正のためのコード容量閾値を下げることができる。 幾何学的進化は、進化経路に沿った確率的ノイズに対するプロトコルの堅牢性を保証する。 さらに、キャビティ・キャビティ結合の変形を適切なタイミングで変化させることで、システムに余分なノイズを導入することなく、パラメータの不完全性(例えば、全進化時間)に対して堅牢となる。 その結果、ゲートは、高いフィディティを持つ短時間でマルチモードの絡み合った猫状態を生成することができる。

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