論文の概要: Probing Quantum Telecloning on Superconducting Quantum Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.15579v3
• Date: Wed, 8 May 2024 17:29:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-09 19:20:21.705801
• 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 Bärtschi, 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）: 0.6990493129893112
• 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。 量子テレポーテーション(quantum teleportation)は、量子クローニング(quantum cloning)と量子テレポーテーション(quantum teleportation)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的なコピーを構築することができる。 量子テレクロニング(quantum telecloning)は、古典的コプロセッサを用いて量子コンピュータ上の回路として実装され、中間回路ベルの測定結果に基づく文を用いて、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、量子テレクロニング回路をM=2$からM=10$で実験的に実証し、IBMの量子超伝導プロセッサ上で、リアルタイムの古典的な制御システムでネイティブに実行される。 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$M=2, 3$でアンシラキュービットを除去し、もう1つは回路内のゲートの総数を減らすが、それでもアンシラキュービットを使用する。 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、現在までの(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ドルまで急激に低下するが、$M=2$では、動的疎結合を用いて、平均クローンの忠実度を0.79ドルまで達成することができる。

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