論文の概要: Non-Local Multi-Qubit Quantum Gates via a Driven Cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.13127v2
- Date: Wed, 19 Apr 2023 12:29:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-20 17:03:19.438603
- Title: Non-Local Multi-Qubit Quantum Gates via a Driven Cavity
- Title(参考訳): 駆動キャビティによる非局所多ビット量子ゲート
- Authors: Sven Jandura, Vineesha Srivastava, Gavin Brennen, Guido Pupillo
- Abstract要約: 共振器モードに結合したキュービット上の決定論的非局所的マルチキュービット量子ゲートを実装するための2つのプロトコルを提案する。
プロトコルはキャビティモードの古典的なドライブのみに依存し、キュービットの外部ドライブは不要である。
我々は、光またはマイクロ波空洞に結合した原子および分子量子ビットのゲート忠実度と持続時間の推定を行い、量子誤差補正への応用を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We present two protocols for implementing deterministic non-local multi-qubit
quantum gates on qubits coupled to a common cavity mode. The protocols rely
only on a classical drive of the cavity modes, while no external drive of the
qubits is required. In the first protocol, the state of the cavity follows a
closed trajectory in phase space and accumulates a geometric phase depending on
the state of the qubits. The second protocol uses an adiabatic evolution of the
combined qubit-cavity system to accumulate a dynamical phase. Repeated
applications of this protocol allow for the realization of phase gates with
arbitrary phases, e.g. phase-rotation gates and multi-controlled-Z gates. For
both protocols, we provide analytic solutions for the error rates, which scale
as $\sim N/\sqrt{C}$, with $C$ the cooperativity and $N$ the qubit number. Our
protocols are applicable to a variety of systems and can be generalized by
replacing the cavity by a different bosonic mode, such as a phononic mode. We
provide estimates of gate fidelities and durations for atomic and molecular
qubits coupled to optical or microwave cavities, and suggest applications for
quantum error correction.
- Abstract(参考訳): 共振器モードに結合したキュービット上の決定論的非局所的マルチキュービット量子ゲートを実装するための2つのプロトコルを提案する。
プロトコルはキャビティモードの古典的なドライブのみに依存し、キュービットの外部ドライブは不要である。
第1のプロトコルでは、空洞の状態は位相空間の閉軌跡に従い、量子ビットの状態に応じて幾何学的位相を蓄積する。
第2のプロトコルは、結合されたキュービットキャビティシステムの断熱進化を利用して動的位相を蓄積する。
このプロトコルの繰り返しの応用は、位相回転ゲートや多制御Zゲートといった任意の位相を持つ位相ゲートの実現を可能にする。
どちらのプロトコルに対しても、誤り率の解析解を提供し、$\sim N/\sqrt{C}$、$C$の協調性と$N$の量子ビット数でスケールする。
我々のプロトコルは様々なシステムに適用でき、音素モードのような異なるボソニックモードでキャビティを置き換えることで一般化することができる。
我々は、光またはマイクロ波空洞に結合した原子および分子量子ビットのゲート密度と時間の推定を行い、量子誤差補正への応用を提案する。
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