論文の概要: Conditional not displacement: fast multi-oscillator control with a single qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.09831v3
- Date: Wed, 3 Apr 2024 05:30:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-04 23:47:24.247099
- Title: Conditional not displacement: fast multi-oscillator control with a single qubit
- Title（参考訳）: 条件付きノット変位:単一量子ビットを用いた高速マルチオシレータ制御
- Authors: Asaf A. Diringer, Eliya Blumenthal, Avishay Grinberg, Liang Jiang, Shay Hacohen-Gourgy,
- Abstract要約: ボソニック符号化は量子情報処理のアプローチであり、ハードウェアオーバーヘッドの低減を約束する。
複数のモードに高速で効率的なユニバーサル制御を適用することは、未解決の問題である。
本稿では,ゲートの絡み合い時間を削減するために,条件付き操作の概念を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6437645274005803
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Bosonic encoding is an approach for quantum information processing, promising lower hardware overhead by encoding in the many levels of a harmonic oscillator mode. Scaling to multiple modes requires weak interaction for independent control, yet strong interaction for fast control. Applying fast and efficient universal control on multiple modes remains an open problem. Surprisingly, we find that displacements conditioned on the state of a single qubit ancilla coupled to multiple harmonic oscillators are sufficient for universal control. We present the conditional-no operation concept, which can be used for reducing the duration of entangling gates. Within this guiding concept, we develop the conditional not displacement control method which enables fast generation and control of bosonic states in multi-mode systems weakly coupled to a single ancilla qubit. Our method is fast despite the weak ancilla coupling. The weak coupling in turn allows for excellent separability and thus independent control. We demonstrate our control on a superconducting transmon qubit weakly coupled to a multi-mode superconducting cavity. We create both entangled and separable cat-states in different modes of the multi-mode cavity, showing entangling operations at low cross-talk while maintaining independent control of the different modes. We show that the operation time is not limited by the inverse of the coupling rate, which is the typical timescale, and we exceed it by almost 2 orders of magnitude. We verify our results with an efficient method for measurement of the multi-mode characteristic function which employs our conditional not displacement. Our results inspire a new approach toward general entangling operations and allow for fast and efficient multi-mode bosonic encoding and measurement.
- Abstract（参考訳）: ボソニック符号化は量子情報処理のアプローチであり、高調波発振器モードの多くのレベルを符号化することで、ハードウェアのオーバーヘッドを低くする。
複数のモードへのスケーリングには、独立制御には弱い相互作用が必要であるが、高速制御には強い相互作用が必要である。
複数のモードに高速で効率的なユニバーサル制御を適用することは、未解決の問題である。
驚いたことに、複数の高調波発振器に結合した単一クビットアンシラの状態に条件付けられた変位は、普遍的な制御に十分である。
本稿では,ゲートの絡み合い時間を削減するために,条件付き操作の概念を提案する。
本研究では, 単一アンシラ量子ビットに弱結合した多モード系におけるボゾン状態の高速生成と制御を可能にする条件付きノット変位制御法を開発した。
アンシラ結合が弱いにもかかわらず,本手法は高速である。
弱い結合は、分離性と独立性に優れた制御を可能にする。
多モード超伝導キャビティに弱結合した超伝導トランスモン量子ビットの制御を実証する。
我々は多モードキャビティの異なるモードで絡み合った猫状態と分離可能な猫状態の両方を作成し、異なるモードの独立制御を維持しながら低いクロストークでの絡み合い動作を示す。
演算時間は、典型的な時間スケールである結合率の逆数によって制限されず、ほぼ2桁の精度で上回っていることを示す。
条件付きノット変位を用いたマルチモード特性関数の効率的な測定法を用いて,本結果を検証する。
以上の結果から,一般エンタングリング操作への新たなアプローチがもたらされ,高速かつ効率的な多モードボソニック符号化と測定が可能となった。
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