論文の概要: Kerr-effect-based quantum logical gates in decoherence-free subspace

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.05625v2
• Date: Wed, 24 Apr 2024 08:55:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-27 00:07:23.911542
• Title: Kerr-effect-based quantum logical gates in decoherence-free subspace
• Title（参考訳）: デコヒーレンス自由部分空間におけるカー効果に基づく量子論理ゲート
• Authors: Fang-Fang Du, Gang Fan, Xue-Mei Ren,
• Abstract要約: 脱コヒーレンスフリーサブスペース(DFS)は、脱コヒーレンス効果の影響を効果的に減少させる。 制御NOT (CNOT) やトフォリ (Toffoli) 、フレドキン (Fredkin) といった量子制御ゲート群を2つまたは3つの論理量子ビットに対して設定する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.194799054956877
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The decoherence effect caused by the coupling between the system and the environment undoubtedly leads to the errors in efficient implementations of two (or three) qubit logical gates in quantum information processing. Fortunately, decoherence-free subspace (DFS) introduced can effectively decrease the influence of decoherence effect. In this paper, we propose some schemes for setting up a family of quantum control gates, including controlled-NOT (CNOT), Toffoli, and Fredkin gates for two or three logical qubits by means of cross-Kerr nonlinearities in DFS. These three logical gates require neither complicated quantum computational circuits nor auxiliary photons (or entangled states). The success probabilities of three logical gates are approximate 1 by performing the corresponding classical feed-forward operations based on the different measuring results of the X-homodyne detectors, and their fidelities are robust against the photon loss with the current technology. The proposed logical gates rely on only simple linear-optics elements, available single-qubit operations, and mature measurement methods, making our proposed gates be feasible and efficient in practical applications.
• Abstract（参考訳）: システムと環境のカップリングによるデコヒーレンス効果は、量子情報処理における2つの(または3つの)量子ビット論理ゲートの効率的な実装におけるエラーにつながる。 幸いなことに、decoherence-free subspace (DFS) が導入されたことにより、decoherence効果の影響を効果的に低減することができる。 本稿では,DFSにおけるクロスカー非線形性を用いて,2つないし3つの論理量子ビットに対して,制御NOT(CNOT),トフォリ,フレドキンゲートなどの量子制御ゲートの族を設定する手法を提案する。 これら3つの論理ゲートは複雑な量子計算回路も補助光子(あるいは絡み合った状態)も必要としない。 3つの論理ゲートの成功確率は、X-ホモジン検出器の異なる測定結果に基づいて、対応する古典的フィードフォワード演算を行うことで近似1であり、その忠実度は、現在の技術による光子損失に対して堅牢である。 提案する論理ゲートは, 単純な線形光学素子, 利用可能な単一量子ビット演算, 成熟度測定方法のみに依存しており, 実用上, 有効である。

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