論文の概要: Complete description of fault-tolerant quantum gate operations for
topological Majorana qubit systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.05160v1
- Date: Thu, 13 Jan 2022 19:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-01 06:26:06.960525
- Title: Complete description of fault-tolerant quantum gate operations for
topological Majorana qubit systems
- Title（参考訳）: トポロジカルマヨナ量子ビット系に対するフォールトトレラント量子ゲート演算の完全記述
- Authors: Adrian Scheppe and Michael Pak
- Abstract要約: 量子デコヒーレンス(quantum decoherence)は、誤り訂正法によって回復できない計算システム内の環境に損失を生成する。
有望な解は、トポロジカル材料内の低嘘つきエネルギー励起に基づく計算状態に基づいている。
これらの状態の存在は、計算状態が局所的に結合してデコヒーリングすることを防ぐハミルトニアン内の大域的パラメータによって保護される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Among the list of major threats to quantum computation, quantum decoherence
poses one of the largest because it generates losses to the environment within
a computational system which cannot be recovered via error correction methods.
These methods require the assumption that the environmental interaction forces
the qubit state into some linear combination of qubit eigenstates. In reality,
the environment causes the qubit to enter into a mixed state where the original
is no longer recoverable. A promising solution to this problem bases the
computational states on the low lying energy excitations within topological
materials. The existence of these states is protected by a global parameter
within the Hamiltonian which prevents the computational states from coupling
locally and decohering. In this paper, the qubit is based on nonlocal,
topological Majorana fermions (MF), and the gate operations are generated by
swapping or braiding the positions of said MF. The algorithmic calculation for
such gate operations is well known, but, the opposite gates-to-braid
calculation is currently underdeveloped. Additionally, because one may choose
from a number of different possible qubit definitions, the resultant gate
operations from calculation to calculation appear different. Here, the
calculations for the two- and four-MF cases are recapitulated for the sake of
logical flow. This set of gates serves as the foundation for the understanding
and construction of the six-MF cases. Using these, a full characterization of
the system is made by completely generalizing the list of gates and
transformations between possible qubit definitions. A complete description of
this system is desirable and will hopefully serve future iterations of
topological qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子デコヒーレンス(quantum decoherence)は、コンピュータシステム内の環境に損失をもたらし、エラー訂正手法では回復できないため、量子計算に対する大きな脅威の1つである。
これらの方法は、環境相互作用がクォービット状態をある線形結合のクォービット固有状態に強制する仮定を必要とする。
実際、この環境により、キュービットは元の回復が不可能となる混合状態に陥る。
この問題に対する有望な解決策は、トポロジカル材料内の低嘘つきエネルギー励起に基づく計算状態である。
これらの状態の存在は、計算状態が局所的に結合してデコヒーリングすることを防ぐハミルトニアン内の大域的パラメータによって保護される。
本稿では, クビットは非局所的, トポロジカルなマヨラナフェルミオン(MF)に基づいており, ゲート操作は, 前記MFの位置をスワップまたはブラディングすることによって発生する。
このようなゲート演算のアルゴリズム計算はよく知られているが、反対のゲート対ブレイド計算は現在未開発である。
さらに、複数の異なる量子ビット定義から選択できるので、計算から計算への結果のゲート演算は異なるように見える。
ここでは,2-MFと4-MFの計算を論理フローのために再カプセル化する。
この一連のゲートは、6つのmfケースの理解と構築の基盤となっている。
これらを用いることで、ゲートのリストと可能なキュービット定義間の変換を完全に一般化することで、システムの完全なキャラクタリゼーションが実現される。
このシステムの完全な説明は望ましいものであり、将来のトポロジカルキュービットのイテレーションを提供するのが望ましい。
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