論文の概要: Probing Quantum Telecloning on Superconducting Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.15579v2
- Date: Fri, 8 Mar 2024 01:39:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-11 23:25:04.962042
- Title: Probing Quantum Telecloning on Superconducting Quantum Processors
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける量子テレクロニング
- Authors: Elijah Pelofske, Andreas B\"artschi, Stephan Eidenbenz, Bryan Garcia,
Boris Kiefer
- Abstract要約: 量子テレクロニング(Quantum Telecloning)は、異なるパーティによって構築される量子情報の近似コピーを可能にする。
量子テレクロニングは、古典的なコプロセッサを用いて量子コンピュータの回路として実装することができる。
我々は,現在までの量子テレクロニング(単一量子ビット)に関する,最大かつ最も包括的なNISQコンピュータ実験の1つを提示する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7499722271664147
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum information can not be perfectly cloned, but approximate copies of
quantum information can be generated. Quantum telecloning combines approximate
quantum cloning, more typically referred as quantum cloning, and quantum
teleportation. Quantum telecloning allows approximate copies of quantum
information to be constructed by separate parties, using the classical results
of a Bell measurement made on a prepared quantum telecloning state. Quantum
telecloning can be implemented as a circuit on quantum computers using a
classical co-processor to compute classical feed forward instructions using if
statements based on the results of a mid-circuit Bell measurement in real time.
We present universal, symmetric, optimal $1 \rightarrow M$ telecloning
circuits, and experimentally demonstrate these quantum telecloning circuits for
$M=2$ up to $M=10$, natively executed with real time classical control systems
on IBM Quantum superconducting processors, known as dynamic circuits. We
perform the cloning procedure on many different message states across the Bloch
sphere, on $7$ IBM Quantum processors, optionally using the error suppression
technique X-X sequence digital dynamical decoupling. Two circuit optimizations
are utilized, one which removes ancilla qubits for $M=2, 3$, and one which
reduces the total number of gates in the circuit but still uses ancilla qubits.
Parallel single qubit tomography with MLE density matrix reconstruction is used
in order to compute the mixed state density matrices of the clone qubits, and
clone quality is measured using quantum fidelity. These results present one of
the largest and most comprehensive NISQ computer experimental analyses on
(single qubit) quantum telecloning to date. The clone fidelity sharply
decreases to $0.5$ for $M > 5$, but for $M=2$ we are able to achieve a mean
clone fidelity of up to $0.79$ using dynamical decoupling.
- Abstract（参考訳）: 量子情報は完全クローン化することはできないが、量子情報の近似コピーを生成することができる。
量子テレクローニングは、一般的に量子クローンと呼ばれる近似量子クローンと量子テレポーテーションを組み合わせたものである。
量子テレクロニング(Quantum Telecloning)は、準備された量子テレクロニング状態上でベル測定を行った古典的な結果を用いて、異なるパーティによって量子情報の近似コピーを構築することができる。
量子テレクロニングは、古典的なコプロセッサを用いて量子コンピュータ上で回路として実装でき、中回路ベル測定結果に基づくif文を用いて、古典的なフィードフォワード命令をリアルタイムで計算することができる。
我々は、普遍的、対称的、最適な1ドルで、m$テレクローニング回路を提示し、これらの量子テレクローニング回路を、動的回路として知られるibm量子超伝導プロセッサ上で、リアルタイムの古典制御システムでネイティブに実行される、$m=2$から$m=10$で実験的に実証する。
我々は、任意にX-Xシーケンシャルデジタル動的デカップリングのエラー抑制技術を用いて、Bloch sphereの様々なメッセージ状態に対して、IBM Quantumプロセッサ7ドルでクローン処理を行う。
2つの回路最適化が利用されており、1つはancilla qubitsを$m=2,3$で削除し、もう1つは回路内のゲート数を減らすが、ancilla qubitsを使用する。
クローン量子ビットの混合状態密度行列を計算するために,MLE密度行列再構成を用いた並列単一量子ビットトモグラフィを用い,量子忠実度を用いてクローン品質を測定する。
これらの結果は、(単一量子ビット)量子テレクロニングに関する最大かつ最も包括的なNISQコンピュータ実験の1つである。
クローンの忠実度は、$M > 5$で0.5ドルに急減するが、$M=2$では、動的疎結合を用いて、平均クローン忠実度が0.79ドルに達する。
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