論文の概要: Spatially correlated classical and quantum noise in driven qubits: The
good, the bad, and the ugly
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.03054v1
- Date: Sun, 6 Aug 2023 08:34:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-08 17:01:15.125680
- Title: Spatially correlated classical and quantum noise in driven qubits: The
good, the bad, and the ugly
- Title（参考訳）: 駆動量子ビットにおける空間的相関の古典的および量子的ノイズ--良い、悪い、悪い
- Authors: Ji Zou and Stefano Bosco and Daniel Loss
- Abstract要約: 複数の量子ビットにわたる相関ノイズは、スケーラブルな量子プロセッサを実現する上で大きな課題となる。
マルコフ雑音と非マルコフ雑音の両方を含む空間相関雑音下での駆動量子ビットの力学について検討した。
特に、量子極限において純粋に強調されるノイズは、遠くの量子ビットと相関するコヒーレントな長距離2量子ビットイジング相互作用を誘導する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Correlated noise across multiple qubits poses a significant challenge for
achieving scalable and fault-tolerant quantum processors. Despite recent
experimental efforts to quantify this noise in various qubit architectures, a
comprehensive understanding of its role in qubit dynamics remains elusive.
Here, we present an analytical study of the dynamics of driven qubits under
spatially correlated noise, including both Markovian and non-Markovian noise.
Surprisingly, we find that, while correlated classical noise only leads to
correlated decoherence without increasing the quantum coherence in the system,
the correlated quantum noise can be exploited to generate entanglement. In
particular, we reveal that, in the quantum limit, pure dephasing noise induces
a coherent long-range two-qubit Ising interaction that correlates distant
qubits. In contrast, for purely transverse noise when qubits are subjected to
coherent drives, the correlated quantum noise induces both coherent symmetric
exchange and Dzyaloshinskii-Moriya interaction between the qubits, as well as
correlated relaxation, both of which give rise to significant entanglement.
Remarkably, in this case, we uncover that the system exhibits distinct
dynamical phases in different parameter regimes. Finally, we reveal the impact
of spatio-temporally correlated 1/f noise on the decoherence rate, and how its
temporal correlations restore lost entanglement. Our analysis not only offers
critical insights into designing effective error mitigation strategies to
reduce harmful effects of correlated noise, but also enables tailored protocols
to leverage and harness noise-induced correlations for quantum information
processing.
- Abstract（参考訳）: 複数の量子ビット間の相関ノイズは、スケーラブルでフォールトトレラントな量子プロセッサを実現する上で大きな課題となる。
このノイズを様々な量子ビットアーキテクチャーで定量化するための最近の実験的試みにもかかわらず、量子ビット力学におけるその役割の包括的な理解はいまだ解明されていない。
本稿では,マルコフ雑音と非マルコフ雑音の両方を含む空間相関雑音下での駆動量子ビットのダイナミクスに関する解析的検討を行う。
驚くべきことに、相関した古典的ノイズは、系内の量子コヒーレンスを増加させることなく相関的デコヒーレンスのみをもたらすが、相関された量子ノイズを利用して絡み合いを生成することができる。
特に、量子極限において、純粋な強調雑音は、遠方の量子ビットに相関するコヒーレントな長距離2量子ビットイジング相互作用を誘導する。
対照的に、量子ビットがコヒーレント駆動を受けるとき、純粋に横向きのノイズに対して、相関量子ノイズは、コヒーレント対称交換とジアルシンスキー-モリヤ相互作用の両方を誘導し、また相関緩和も生じ、両者ともかなりの絡み合いを引き起こす。
驚くべきことに、この場合、システムは異なるパラメータレジームにおいて異なる動的位相を示すことが判明する。
最後に、時空間相関1/f雑音がデコヒーレンス率に及ぼす影響と、時間相関が絡み合いを回復するかを明らかにする。
本分析は,相関ノイズの有害な影響を低減するための効果的な誤り緩和戦略の設計に関する重要な知見を提供するだけでなく,量子情報処理におけるノイズ誘発相関の活用と活用を可能にする。
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