論文の概要: Single-step implementation of a hybrid controlled-NOT gate with one
superconducting qubit simultaneously controlling multiple target cat-state
qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.13118v1
- Date: Sun, 28 Aug 2022 02:17:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-28 17:21:14.884558
- Title: Single-step implementation of a hybrid controlled-NOT gate with one
superconducting qubit simultaneously controlling multiple target cat-state
qubits
- Title（参考訳）: 1つの超伝導量子ビットを同時に制御したハイブリッド制御NOTゲートの単一ステップ実装
- Authors: Qi-Ping Su, Yu Zhang, Chui-Ping Yang
- Abstract要約: ハイブリッド量子ゲートは、異なるエンコーディングの量子ビットと量子情報プロセッサを接続する上で重要な役割を果たす。
本研究では,超伝導(SC)量子ビットを1個同時に制御したマルチターゲット量子ビット制御NOTゲートの単一ステップ実装を提案する。
このハイブリッドマルチターゲット量子ゲートの応用として、SC量子ビットと猫状態量子ビットのハイブリッドグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー(GHZ)絡み合い状態の生成について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8355893560092893
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hybrid quantum gates have recently drawn considerable attention. They play
significant roles in connecting quantum information processors with qubits of
different encoding and have important applications in the transmission of
quantum states between a quantum processor and a quantum memory. In this work,
we propose a single-step implementation of a multi-target-qubit controlled-NOT
gate with one superconducting (SC) qubit simultaneously controlling $n$ target
cat-state qubits. In this proposal, the gate is implemented with $n$ microwave
cavities coupled to a three-level SC qutrit. The two logic states of the
control SC qubit are represented by the two lowest levels of the qutrit, while
the two logic states of each target cat-state qubit are represented by two
quasi-orthogonal cat states of a microwave cavity. This proposal operates
essentially through the dispersive coupling of each cavity with the qutrit. The
gate realization is quite simple because it requires only a single-step
operation. There is no need of applying a classical pulse or performing a
measurement. The gate operation time is independent of the number of target
qubits, thus it does not increase as the number of target qubits increases.
Moreover, because the third higher energy level of the qutrit is not occupied
during the gate operation, decoherence from the qutrit is greatly suppressed.
As an application of this hybrid multi-target-qubit gate, we further discuss
the generation of a hybrid Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) entangled state of
SC qubits and cat-state qubits. As an example, we numerically analyze the
experimental feasibility of generating a hybrid GHZ state of one SC qubit and
three cat-state qubits within present circuit QED technology.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子ゲートは最近かなりの注目を集めている。
量子情報プロセッサと異なるエンコーディングの量子ビットを接続する上で重要な役割を担い、量子プロセッサと量子メモリの間の量子状態の伝送において重要な応用を持つ。
本研究では,1つの超伝導(SC)量子ビットを同時に制御するマルチターゲット量子ビット制御NOTゲートの単一ステップ実装を提案する。
この提案では、ゲートは3レベルscクトリットとn$のマイクロ波キャビティで実装されている。
制御scキュービットの2つの論理状態はクトリットの2つの最低レベルで表され、一方、各ターゲットのキャット状態キュービットの2つの論理状態はマイクロ波共振器の2つの準直交キャット状態で表される。
この提案は基本的に、各キャビティとキュートリットの分散結合を通して行われる。
ゲート実現は、単一のステップ操作のみを必要とするため、非常に単純である。
古典的なパルスを適用したり、測定を行う必要はない。
ゲート動作時間はターゲット量子ビット数とは独立であり、ターゲット量子ビット数が増加するにつれて増加しない。
また、ゲート動作中に第3の高エネルギーレベルが占有されないため、クォートからの脱コヒーレンスを大幅に抑制する。
このハイブリッドマルチターゲット量子ゲートの応用として、SC量子ビットと猫状態量子ビットのハイブリッドグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー(GHZ)絡み合い状態の生成についてさらに議論する。
例えば、現在の回路QED技術において、1つのSC量子ビットと3つの猫状態量子ビットのハイブリッドGHZ状態を生成する実験可能性について数値解析する。
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