論文の概要: Propagating Gottesman-Kitaev-Preskill states encoded in an optical
oscillator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.02306v1
- Date: Tue, 5 Sep 2023 15:21:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-06 14:02:56.608847
- Title: Propagating Gottesman-Kitaev-Preskill states encoded in an optical
oscillator
- Title（参考訳）: 光発振器に符号化されたゴッテマン・キタエフ・プレスキル状態の伝播
- Authors: Shunya Konno, Warit Asavanant, Fumiya Hanamura, Hironari Nagayoshi,
Kosuke Fukui, Atsushi Sakaguchi, Ryuhoh Ide, Fumihiro China, Masahiro Yabuno,
Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Kan Takase, Mamoru Endo, Petr Marek, Radim
Filip, Peter van Loock, Akira Furusawa
- Abstract要約: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) と呼ばれる論理量子ビットは、量子コンピュータにおけるエラーの軽減に効率的である。
GKP量子ビットは、非常に非線形な物理系において、機械的およびマイクロ波的周波数でのみ実証されている。
本研究では,通信波長で光を伝搬するGKP状態を実現し,GKP状態に対するホモダイン測定を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3901201146779002
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A quantum computer with low-error, high-speed quantum operations and
capability for interconnections is required for useful quantum computations. A
logical qubit called Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) qubit in a single Bosonic
harmonic oscillator is efficient for mitigating errors in a quantum computer.
The particularly intriguing prospect of GKP qubits is that entangling gates as
well as syndrome measurements for quantum error correction only require
efficient, noise-robust linear operations. To date, however, GKP qubits have
been only demonstrated at mechanical and microwave frequency in a highly
nonlinear physical system. The physical platform that naturally provides the
scalable linear toolbox is optics, including near-ideal loss-free beam
splitters and near-unit efficiency homodyne detectors that allow to obtain the
complete analog syndrome for optimized quantum error correction. Additional
optical linear amplifiers and specifically designed GKP qubit states are then
all that is needed for universal quantum computing. In this work, we realize a
GKP state in propagating light at the telecommunication wavelength and
demonstrate homodyne meausurements on the GKP states for the first time without
any loss corrections. Our GKP states do not only show non-classicality and
non-Gaussianity at room temperature and atmospheric pressure, but unlike the
existing schemes with stationary qubits, they are realizable in a propagating
wave system. This property permits large-scale quantum computation and
interconnections, with strong compatibility to optical fibers and 5G
telecommunication technology.
- Abstract（参考訳）: 有用な量子計算には、低エラーで高速な量子演算と相互接続能力を備えた量子コンピュータが必要である。
単一ボソニック高調波発振器におけるGottesman-Kitaev-Preskill (GKP) qubitと呼ばれる論理量子ビットは、量子コンピュータにおけるエラーの軽減に効率的である。
gkp量子ビットの特に興味深い予測は、ゲートの絡み合いや量子誤差補正のためのシンドローム測定は効率的でノイズロバストな線形演算のみを必要とすることである。
しかし、これまでGKP量子ビットは、非常に非線形な物理系において、機械的およびマイクロ波的周波数でのみ実証されてきた。
拡張性のある線形ツールボックスを自然に提供する物理プラットフォームは光学であり、ほぼ理想的損失のないビームスプリッターと、最適化された量子エラー補正のための完全なアナログシンドロームを得ることができる準単位効率ホモダイン検出器を含む。
追加の光線形増幅器、特に設計されたGKP量子ビット状態は、普遍量子コンピューティングに必要な全てである。
本研究では,通信波長で光を伝搬するGKP状態を実現し,損失補正なしに初めてGKP状態にホモダイン測定を示す。
我々のGKP状態は、室温と大気圧で非古典性と非ガウス性を示すだけでなく、定常量子ビットを持つ既存のスキームとは異なり、伝播波系では実現可能である。
この性質により、光ファイバーと5G通信技術との互換性が強く、大規模量子計算と相互接続が可能である。
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