論文の概要: Experimental realization of a topologically protected Hadamard gate via braiding Fibonacci anyons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12145v1
• Date: Fri, 21 Oct 2022 17:55:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-18 19:28:32.766739
• Title: Experimental realization of a topologically protected Hadamard gate via braiding Fibonacci anyons
• Title（参考訳）: Fibonacci anyons を用いたトポロジカル保護されたアダマール門の実験的実現
• Authors: Yu-ang Fan, Yingcheng Li, Yuting Hu, Yishan Li, Xinyue Long, Hongfeng Liu, Xiaodong Yang, Xinfang Nie, Jun Li, Tao Xin, Dawei Lu, and Yidun Wan
• Abstract要約: トポロジカル量子計算(TQC)は、フォールトトレラントな量子コンピュータを実現する最も印象的なアーキテクチャの一つである。 TQCでは、論理空間と量子ゲートは位相的に保護され、すなわち局所的乱れに対して堅牢である。 本稿では、フィボナッチアロン系を実現できるディスクモデルを提案し、フィボナッチアロンを用いて位相的に保護された論理空間を構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.16714038195341
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Topological quantum computation (TQC) is one of the most striking architectures that can realize fault-tolerant quantum computers. In TQC, the logical space and the quantum gates are topologically protected, i.e., robust against local disturbances. The topological protection, however, requires rather complicated lattice models and hard-to-manipulate dynamics; even the simplest system that can realize universal TQC--the Fibonacci anyon system--lacks a physical realization, let alone braiding the non-Abelian anyons. Here, we propose a disk model that can realize the Fibonacci anyon system, and construct the topologically protected logical spaces with the Fibonacci anyons. Via braiding the Fibonacci anyons, we can implement universal quantum gates on the logical space. Our proposal is platform-independent. As a demonstration, we implement a topological Hadamard gate on a logical qubit through a sequence of $15$ braiding operations of three Fibonacci anyons with merely $2$ nuclear spin qubits. The gate fidelity reaches 97.18% by randomized benchmarking. We further prove by experiment that the logical space and Hadamard gate are topologically protected: local disturbances due to thermal fluctuations result in a global phase only. Our work is a proof of principle of TQC and paves the way towards fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル量子計算(TQC)は、フォールトトレラント量子コンピュータを実現する最も印象的なアーキテクチャの一つである。 tqcでは、論理空間と量子ゲートは位相的に保護され、局所外乱に対して頑健である。 しかし、トポロジカルプロテクションは、かなり複雑な格子モデルと操作の難しいダイナミクスを必要とする; 普遍的なTQC(フィボナッチ・アロン系)を実現する最も単純なシステムでさえも、非アベリア・アロンをブレイディングするだけでなく、物理的な実現をもたらす。 本稿では,fibonacci anyonシステムを実現し,fibonacci anyonを用いて位相的に保護された論理空間を構築するディスクモデルを提案する。 フィボナッチをブレイディングすることで、論理空間上に普遍的な量子ゲートを実装できる。 我々の提案はプラットフォームに依存しない。 実証実験として,2ドルの核スピン量子ビットを持つ3つのフィボナッチ・エノンの15ドルのブレイディング操作によって,論理量子ビット上に位相的アダマールゲートを実装する。 ゲート忠実度はランダム化ベンチマークで97.18%に達する。 さらに,論理空間とアダマールゲートが位相的に保護されていることを実験により証明した。 我々の研究はTQCの原理の証明であり、フォールトトレラント量子計算への道を開く。

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