論文の概要: Deterministic topological quantum gates for Majorana qubits without ancillary modes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.18190v1
• Date: Mon, 29 May 2023 16:33:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-30 14:10:24.976771
• Title: Deterministic topological quantum gates for Majorana qubits without ancillary modes
• Title（参考訳）: アシラリーモードを持たないマヨラナ量子ビットに対する決定論的位相量子ゲート
• Authors: Su-Qi Zhang, Jian-Song Hong, Yuan Xue, Xun-Jiang Luo, Li-Wei Yu, Xiong-Jun Liu, and Xin Liu
• Abstract要約: マヨラナ量子ビット上にクリフォード量子ゲートを実装するための測定に基づくスキームを提案する。 我々のスキームは、隣接するMajorana qubit を利用してシングルキュービットゲートが実行可能であるという厳密な証明に基づいている。 幾何学的可視化を構築することにより、2量子クリフォードゲートを実現するための4段階の最小測定シーケンスを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.038161146588318
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The realization of quantum gates in topological quantum computation still confronts significant challenges in both fundamental and practical aspects. Here, we propose a deterministic and fully topologically protected measurement-based scheme to realize the issue of implementing Clifford quantum gates on the Majorana qubits. Our scheme is based on rigorous proof that the single-qubit gate can be performed by leveraging the neighboring Majorana qubit but not disturbing its carried quantum information, eliminating the need for ancillary Majorana zero modes (MZMs) in topological quantum computing. Benefiting from the ancilla-free construction, we show the minimum measurement sequences with four steps to achieve two-qubit Clifford gates by constructing their geometric visualization. To avoid the uncertainty of the measurement-only strategy, we propose manipulating the MZMs in their parameter space to correct the undesired measurement outcomes while maintaining complete topological protection, as demonstrated in a concrete Majorana platform. Our scheme identifies the minimal operations of measurement-based topological and deterministic Clifford gates and offers an ancilla-free design of topological quantum computation.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル量子計算における量子ゲートの実現は、基本的な面と実践面の両方において大きな課題に直面している。 本稿では,macherana qubits上でclifford量子ゲートを実装する問題を実現するため,決定論的かつ位相的に保護された計測に基づくスキームを提案する。 提案手法は, 隣接するMajorana qubitを利用するが, 量子情報を妨害せず, 位相量子コンピューティングにおけるAcillary Majorana 0 modes (MZMs) の必要がなくなるという厳密な証明に基づいている。 アンシラフリーな構造から、幾何学的可視化を構築することにより、2量子クリフォードゲートを実現するための4段階の最小測定シーケンスを示す。 測定専用戦略の不確実性を回避するため, 具体的なMajoranaプラットフォームで示されるような, 完全なトポロジカルプロテクションを維持しつつ, 望ましくない測定結果を修正するために, MZMsをパラメータ空間で操作することを提案する。 提案手法は,測定に基づく位相的および決定論的クリフォードゲートの最小操作を同定し,位相的量子計算のアンシラフリーな設計を提供する。

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