論文の概要: Efficient scheme for realizing a multiplex-controlled phase gate with
photonic qubits in circuit quantum electrodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.04082v1
- Date: Fri, 8 Apr 2022 13:58:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-17 21:28:55.723333
- Title: Efficient scheme for realizing a multiplex-controlled phase gate with
photonic qubits in circuit quantum electrodynamics
- Title（参考訳）: 回路量子電磁力学におけるフォトニック量子ビットを用いた多重制御位相ゲートの効率的な実現法
- Authors: Qi-Ping Su, Yu Zhang, Liang Bin, Chui-Ping Yang
- Abstract要約: 複数のフォトニック量子ビットが同時に1つのターゲットフォトニック量子ビットを制御する多重制御位相ゲートを提案する。
ゲートは2段のカプラを用いて複数のキャビティを結合することで実現される。
真空状態と猫状態によって符号化されたフォトニック量子ビットを持つ3量子MPPゲートの実装による回路QEDに基づく実験的実現可能性について数値解析を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.412750324146571
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose an efficient scheme to implement a multiplex-controlled phase gate
with multiple photonic qubits simultaneously controlling one target photonic
qubit based on circuit quantum electrodynamics (QED). For convenience, we
denote this multiqubit gate as MCP gate. The gate is realized by using a
two-level coupler to couple multiple cavities. The coupler here is a
superconducting qubit. This scheme is simple because the gate implementation
requires only \textit{one step} of operation. In addition, this scheme is quite
general because the two logic states of each photonic qubit can be encoded with
a vacuum state and an arbitrary non-vacuum state (e.g., a Fock state, a
superposition of Fock states, a cat state, or a coherent state, etc.) which is
orthogonal or quasi-orthogonal to the vacuum state. The scheme has some
additional advantages: Because only two levels of the coupler are used, i.e.,
no auxiliary levels are utilized, decoherence from higher energy levels of the
coupler is avoided; the gate operation time does not depend on the number of
qubits; and the gate is implemented deterministically because no measurement is
applied. As an example, we numerically analyze the circuit-QED based
experimental feasibility of implementing a three-qubit MCP gate with photonic
qubits each encoded via a vacuum state and a cat state. The scheme can be
applied to accomplish the same task in a wide range of physical system, which
consists of multiple microwave or optical cavities coupled to a two-level
coupler such as a natural or artificial atom.
- Abstract（参考訳）: 回路量子電磁力学(qed)に基づく1つのターゲットフォトニックキュービットを同時に制御する複数のフォトニックキュービットを有する多重制御位相ゲートを実装するための効率的な手法を提案する。
利便性のため、このマルチビットゲートをMPPゲートと表現する。
ゲートは2レベルカプラを用いて複数のキャビティを結合することにより実現される。
ここのカプラーは超伝導量子ビットです。
このスキームは、ゲート実装が操作の \textit{one step} だけを必要とするため、単純である。
さらに、このスキームは、それぞれのフォトニック量子ビットの2つの論理状態が真空状態と任意の非真空状態(例えば、フォック状態、フォック状態の重ね合わせ、猫状態、またはコヒーレント状態など)で符号化され、真空状態と直交または準直交するので、非常に一般的なものである。
このスキームにはいくつかの利点がある:カプラの2つのレベルのみを使用する、すなわち、補助的なレベルを使わない、カプラのより高いエネルギーレベルからの一貫性を避ける、ゲート操作時間はキュービット数に依存しない、ゲートは計測が適用されないため決定論的に実装される。
一例として、真空状態と猫状態によって符号化されたフォトニック量子ビットを持つ3量子MPPゲートの実装による回路QEDに基づく実験可能性について数値解析する。
このスキームは、自然原子や人工原子のような2レベル結合器に結合された複数のマイクロ波または光学キャビティからなる、幅広い物理システムにおいて同じタスクを達成するために適用することができる。
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