論文の概要: Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.11196v1
• Date: Wed, 21 Dec 2022 17:12:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 04:31:39.242899
• Title: Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla
• Title（参考訳）: ノイズアシラを有する誤差検出型ボソニック絡膜ゲート
• Authors: Takahiro Tsunoda, James D. Teoh, William D. Kalfus, Stijn J. de Graaf, Benjamin J. Chapman, Jacob C. Curtis, Neel Thakur, Steven M. Girvin, Robert J. Schoelkopf
• Abstract要約: 様々なボソニック符号化のための誤り検出可能な2ビットゲート群を提示する。 ゲートハミルトニアンは設計が簡単で、2つのボソニックキュービットと1つのクビットに分散結合されたアンシラの間には、プログラム可能なビームスプリッターしか必要としない。 これにより,今日のハードウェアでは,2次ハードウェアのエラーに制限された10～4ドル程度で,エラー検出されたゲートの忠実度に到達できることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic quantum error correction has proven to be a successful approach for extending the coherence of quantum memories, but to execute deep quantum circuits, high-fidelity gates between encoded qubits are needed. To that end, we present a family of error-detectable two-qubit gates for a variety of bosonic encodings. From a new geometric framework based on a "Bloch sphere" of bosonic operators, we construct $ZZ_L(\theta)$ and $\text{eSWAP}(\theta)$ gates for the binomial, 4-legged cat, dual-rail and several other bosonic codes. The gate Hamiltonian is simple to engineer, requiring only a programmable beamsplitter between two bosonic qubits and an ancilla dispersively coupled to one qubit. This Hamiltonian can be realized in circuit QED hardware with ancilla transmons and microwave cavities. The proposed theoretical framework was developed for circuit QED but is generalizable to any platform that can effectively generate this Hamiltonian. Crucially, one can also detect first-order errors in the ancilla and the bosonic qubits during the gates. We show that this allows one to reach error-detected gate fidelities at the $10^{-4}$ level with today's hardware, limited only by second-order hardware errors.
• Abstract（参考訳）: ボソニック量子誤差補正は、量子記憶のコヒーレンスを拡張するためのアプローチとして成功したが、深い量子回路を実行するには、符号化された量子ビット間の高忠実性ゲートが必要である。 そこで我々は,様々なボソニック符号化のための誤り検出可能な2量子ビットゲートのファミリーを提案する。 ボソニック作用素の "Bloch sphere" に基づく新しい幾何学的枠組みから、二項、四脚猫、双線およびその他のボソニック符号に対する $ZZ_L(\theta)$ および $\text{eSWAP}(\theta)$ ゲートを構築する。 ゲートハミルトニアンは設計が簡単で、2つのボソニックキュービットと1つのキュービットに分散結合したアンシラの間でプログラム可能なビームスプリッターだけを必要とする。 このハミルトニアンは、アンシラトランスモンとマイクロ波キャビティを持つ回路QEDハードウェアで実現可能である。 提案した理論フレームワークは回路QEDのために開発されたが、このハミルトンを効果的に生成できる任意のプラットフォームに一般化可能である。 重要なことは、ゲートの間、 ancilla と bosonic qubit の1次誤差を検出することもできる。 これにより,2次ハードウェアエラーのみに制限された,今日のハードウェアで10～4ドル程度の誤差検出ゲート忠実度に到達できることが示される。

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