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/2308.02913v3
- Date: Sun, 14 Jan 2024 06:22:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 01:56:53.324346
- 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) 符号は、量子誤り訂正の破局点に達した最初のものの一つである。
GKP符号は量子計算における約束によって広く認識されている。
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）: 4.656672793044798
- 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 -- and are among the first to reach a
break-even point for quantum error correction. Though GKP codes are widely
recognized for their promise in quantum computation, they also facilitate
near-optimal quantum communication rates in bosonic channels and offer the
ability to safeguard arbitrary quantum states of oscillators. This review
focuses on the basic working mechanism, performance characterization, and the
many applications of GKP codes -- emphasizing recent experimental progress in
superconducting circuit architectures and theoretical advancements 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。
量子ビットを発振器(猫符号、二項符号、gottesman-kitaev-preskill (gkp)符号など)にエンコードする様々な符号が提案されており、量子誤り訂正のために最初にブレークプラネット点に達したコードの一つである。
GKP符号は量子計算における約束によって広く認識されているが、ボソニックチャネルにおける準最適量子通信速度を促進し、発振器の任意の量子状態を保護する能力を提供する。
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量子ビット符号および発振器からオシレータ(O2O)符号の理論的進歩を強調したGKP符号の基本動作機構、性能評価、および多くの応用について述べる。
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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