論文の概要: Advances in Bosonic Quantum Error Correction with
Gottesman-Kitaev-Preskill Codes: Theory, Engineering and Applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.02913v2
- Date: Tue, 8 Aug 2023 03:54:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-09 15:54:02.998599
- Title: Advances in Bosonic Quantum Error Correction with
Gottesman-Kitaev-Preskill Codes: Theory, Engineering and Applications
- Title（参考訳）: Gottesman-Kitaev-Preskill Codesによるボソニック量子誤差補正の進歩:理論・工学・応用
- Authors: Anthony J. Brady, Alec Eickbusch, Shraddha Singh, Jing Wu and Quntao
Zhuang
- Abstract要約: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) は、量子情報を調和振動子の集合に符号化するコードである。
GKP符号は、量子誤り訂正の破局点に到達した最初の1つである。
本稿では,GKPコードの基本動作機構,性能評価,多くの応用について概説する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7038072857342246
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Encoding quantum information into a set of harmonic oscillators is considered
a hardware efficient approach to mitigate noise for reliable quantum
information processing. Various codes have been proposed to encode a qubit into
an oscillator -- including cat codes, binomial codes and
Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) codes. These bosonic codes are among the first
to reach a break-even point for quantum error correction. Furthermore, GKP
states not only enable close-to-optimal quantum communication rates in bosonic
channels, but also allow for error correction of an oscillator into many
oscillators. This review focuses on the basic working mechanism, performance
characterization, and the many applications of GKP codes, with emphasis on
recent experimental progress in superconducting circuit architectures and
theoretical progress in multimode GKP qubit codes and
oscillators-to-oscillators (O2O) codes. We begin with a preliminary
continuous-variable formalism needed for bosonic codes. We then proceed to the
quantum engineering involved to physically realize GKP states. We take a deep
dive into GKP stabilization and preparation in superconducting architectures
and examine proposals for realizing GKP states in the optical domain (along
with a concise review of GKP realization in trapped-ion platforms). Finally, we
present multimode GKP qubits and GKP-O2O codes, examine code performance and
discuss applications of GKP codes in quantum information processing tasks such
as computing, communication, and sensing.
- Abstract（参考訳）: 量子情報を一組の高調波発振器に符号化することは、信頼性のある量子情報処理のためのノイズを軽減するためのハードウェア効率の良い手法と考えられる。
量子ビットを振動子にエンコードするために、猫符号、二項符号、ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)符号を含む様々な符号が提案されている。
これらのボソニック符号は、量子誤差補正の分岐点に達した最初のものの一つである。
さらに、GKP状態はボソニックチャネルにおける近接-最適量子通信速度を可能にするだけでなく、多くの発振器への発振器の誤り補正を可能にする。
本稿では、超伝導回路アーキテクチャの最近の実験的進歩とマルチモードGKP量子ビット符号と発振器・オシレータ(O2O)符号の理論的進歩に焦点を当て、GKP符号の基本動作機構、性能評価および多くの応用に焦点を当てる。
まず、ボソニック符号に必要な事前の連続変数形式から始める。
次に、GKP状態の物理的実現に関わる量子工学に進む。
本稿では,超伝導アーキテクチャにおけるGKP安定化と準備について深く掘り下げ,光領域におけるGKP状態を実現するための提案について検討する。
最後に、マルチモードGKP量子ビットとGKP-O2O符号を示し、コード性能を調べ、計算、通信、センシングなどの量子情報処理タスクにおけるGKP符号の適用について議論する。
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