論文の概要: Simple realization of a hybrid controlled-controlled-Z gate with photonic control qubits encoded via eigenstates of the photon-number parity operator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.02229v1
• Date: Sun, 4 Jun 2023 01:42:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-06 19:15:46.340937
• Title: Simple realization of a hybrid controlled-controlled-Z gate with photonic control qubits encoded via eigenstates of the photon-number parity operator
• Title（参考訳）: 光子数パリティ作用素の固有状態によって符号化されたフォトニック制御量子ビットを用いたハイブリッド制御型zゲートの簡易実現
• Authors: Qi-Ping Su, Liang Bin, Yu Zhang, and Chui-Ping Yang
• Abstract要約: 超伝導(SC)ターゲット量子ビットを同時に制御する2つのフォトニック量子ビットを持つハイブリッド制御制御Z(CCZ)ゲートを実現するための簡単な方法を提案する。 SC量子ビットと2つのフォトニック量子ビットのハイブリッドグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー(GHZ)絡み合った状態を生成するためにこのゲートを適用する方法について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1240043488226967
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a simple method to realize a hybrid controlled-controlled-Z (CCZ) gate with two photonic qubits simultaneously controlling a superconducting (SC) target qubit, by employing two microwave cavities coupled to a SC ququart (a four-level quantum system). In this proposal, each control qubit is a photonic qubit, which is encoded by two arbitrary orthogonal eigenstates (with eigenvalues 1 and -1, respectively) of the photon-number parity operator. Since the two arbitrary encoding states can take various quantum states, this proposal can be applied to realize the hybrid CCZ gate, for which the two control photonic qubits can have various encodings. The gate realization is quite simple because only a basic operation is needed. During the gate operation, the higher energy intermediate levels of the ququart are not occupied, and, thus, decoherence from these levels is greatly suppressed. We further discuss how to apply this gate to generate a hybrid Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) entangled state of a SC qubit and two photonic qubits, which takes a general form. As an example, our numerical simulation demonstrates that high-fidelity generation of a cat-cat-spin hybrid GHZ state is feasible within current circuit QED technology. This proposal is quite general, which can be applied to realize the hybrid CCZ gate as well as to prepare various hybrid GHZ states of a matter qubit and two photonic qubits in other physical systems, such as two microwave or optical cavities coupled to a four-level natural or artificial atom.
• Abstract（参考訳）: 超伝導(SC)ターゲット量子ビットを同時に制御する2つのフォトニック量子ビットを持つハイブリッド制御制御Z(CCZ)ゲートを,SC量子カート(4レベル量子システム)に結合した2つのマイクロ波キャビティを用いて,簡便に実現する方法を提案する。 この提案では、各制御量子ビットは光子数パリティ演算子の2つの任意の直交固有状態(それぞれ固有値1と-1)で符号化されるフォトニック量子ビットである。 2つの任意の符号化状態は様々な量子状態を取ることができるため、この提案は2つの制御フォトニック量子ビットが様々な符号化を持つハイブリッドCCZゲートを実現するために適用することができる。 基本的な操作が必要なため、ゲート実現は非常に単純である。 ゲート操作中は、ququartの高エネルギー中間レベルは占有されず、したがって、これらのレベルからのデコヒーレンスが大幅に抑制される。 さらに、このゲートを用いてSC量子ビットと2つのフォトニック量子ビットのハイブリッドグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー(GHZ)絡み合った状態を生成する方法について論じる。 一例として,キャットスピンハイブリッドGHZ状態の高忠実度生成が,電流回路QED技術で実現可能であることを示す。 この提案は、物質量子ビットと2つのフォトニック量子ビットの様々なハイブリッドGHZ状態、例えば4レベルの天然または人工の原子に結合した2つのマイクロ波または光学キャビティを調製するために適用することができる非常に一般的なものである。

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