論文の概要: Fault-Tolerant Operation of Bosonic Qubits with Discrete-Variable Ancillae

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.20578v1
• Date: Tue, 31 Oct 2023 16:13:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-01 14:16:01.571180
• Title: Fault-Tolerant Operation of Bosonic Qubits with Discrete-Variable Ancillae
• Title（参考訳）: 離散可変アンシラを用いたボソニッククビットの耐故障運転
• Authors: Qian Xu, Pei Zeng, Daohong Xu and Liang Jiang
• Abstract要約: 本稿では, アンシラ支援ボソニック操作を活用することで, 誤差補正ガジェットの必須構成ブロックを導入する。 単一光子損失を許容し、4本脚の猫クビットに対して任意のアンシラ断層を許容する誤り訂正ガジェット群を構築した。 我々の推定では、既存のハードウェアで全体のノイズ閾値に達することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.478211895257931
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computation with bosonic qubits often necessitates the use of noisy discrete-variable ancillae. In this work, we establish a comprehensive and practical fault-tolerance framework for such a hybrid system and synthesize it with fault-tolerant protocols by combining bosonic quantum error correction (QEC) and advanced quantum control techniques. We introduce essential building blocks of error-corrected gadgets by leveraging ancilla-assisted bosonic operations using a generalized variant of path-independent quantum control (GPI). Using these building blocks, we construct a universal set of error-corrected gadgets that tolerate a single photon loss and an arbitrary ancilla fault for four-legged cat qubits. Notably, our construction only requires dispersive coupling between bosonic modes and ancillae, as well as beam-splitter coupling between bosonic modes, both of which have been experimentally demonstrated with strong strengths and high accuracy. Moreover, each error-corrected bosonic qubit is only comprised of a single bosonic mode and a three-level ancilla, featuring the hardware efficiency of bosonic QEC in the full fault-tolerant setting. We numerically demonstrate the feasibility of our schemes using current experimental parameters in the circuit-QED platform. Finally, we present a hardware-efficient architecture for fault-tolerant quantum computing by concatenating the four-legged cat qubits with an outer qubit code utilizing only beam-splitter couplings. Our estimates suggest that the overall noise threshold can be reached using existing hardware. These developed fault-tolerant schemes extend beyond their applicability to four-legged cat qubits and can be adapted for other rotation-symmetrical codes, offering a promising avenue toward scalable and robust quantum computation with bosonic qubits.
• Abstract（参考訳）: ボソニック量子ビットを用いたフォールトトレラント量子計算は、しばしばノイズの多い離散変数アンシラを使用する必要がある。 本研究では,このようなハイブリッドシステムのための包括的かつ実用的なフォールトトレランスフレームワークを構築し,ボソニック量子誤差補正(qec)と高度な量子制御技術を組み合わせたフォールトトレランスプロトコルと合成する。 我々は,経路非依存量子制御(gpi)の一般化した変種を用いて,アシラ支援ボソニック演算を活用し,誤り訂正型ガジェットの基本構成ブロックを導入する。 これらのビルディングブロックを用いて,4本足の猫キュービットに対して,単一光子損失と任意のアンシラ障害を許容する,誤り訂正型ガジェットの普遍セットを構築する。 特に, ボソニックモードとアンシラ間の分散結合, およびボソニックモード間のビームスプリッタ結合は, 強度と高精度で実験的に実証されている。 さらに、誤り訂正ボソニックキュービットは、単一ボソニックモードと3レベルアンシラのみで構成され、完全なフォールトトレラント設定におけるボソニックQECのハードウェア効率を特徴とする。 回路QEDプラットフォームにおける実験パラメータを用いて,提案手法の有効性を数値的に示す。 最後に,4本脚のキャットキュービットをビームスプリッター結合のみを用いた外部キュービットコードに結合することにより,フォールトトレラント量子コンピューティングのためのハードウェア効率の高いアーキテクチャを提案する。 我々の推定では、既存のハードウェアで全体のノイズ閾値に達することができる。 これらのフォールトトレラントなスキームは、4本脚の猫量子ビットに適用可能な範囲を超えて拡張され、他の回転対称符号にも適用可能である。

関連論文リスト

• Benchmarking Single-Qubit Gates on a Noise-Biased Qubit Beyond the Fault-Tolerant Threshold [1.4812736095876513]
  量子システムのノイズは、量子情報処理の進歩を妨げる。 フォールトトレランスを実現する上で最も有望なプラットフォームの1つは、構造化ノイズを持つキュービットである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-07T05:34:18Z)
• Syncopated Dynamical Decoupling for Suppressing Crosstalk in Quantum Circuits [12.29963230632145]
  本研究では、望ましくない2ビット結合と基礎となる1ビットデコヒーレンスを特徴付けるための動的デカップリングの利用について検討する。 本研究では,デコヒーレンスを防止し,望ましくない2ビット相互作用を選択的にターゲットとする同期デカップリング手法を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-12T17:18:35Z)
• Robust Quantum Gates against Correlated Noise in Integrated Quantum Chips [11.364693110852738]
  超伝導量子回路におけるロバスト量子ゲートの実験的実現について報告する。 我々の研究は、ノイズ耐性複素量子回路を実現するための汎用的なツールボックスを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-03T16:12:35Z)
• Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum Circuits [84.60542868688235]
  量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。 パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。 繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z)
• Experimental realization of deterministic and selective photon addition in a bosonic mode assisted by an ancillary qubit [50.591267188664666]
  ボソニック量子誤り訂正符号は、主に単一光子損失を防ぐために設計されている。 エラー修正には、エラー状態 -- 逆のパリティを持つ -- をコード状態にマッピングするリカバリ操作が必要です。 ここでは、ボソニックモード上での光子数選択同時光子加算演算のコレクションを実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-22T23:32:21Z)
• Error-detectable bosonic entangling gates with a noisy ancilla [0.0]
  様々なボソニック符号化のための誤り検出可能な2ビットゲート群を提示する。 ゲートハミルトニアンは設計が簡単で、2つのボソニックキュービットと1つのクビットに分散結合されたアンシラの間には、プログラム可能なビームスプリッターしか必要としない。 これにより,今日のハードウェアでは,2次ハードウェアのエラーに制限された10～4ドル程度で,エラー検出されたゲートの忠実度に到達できることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-21T17:12:20Z)
• Fault-tolerant parity readout on a shuttling-based trapped-ion quantum computer [64.47265213752996]
  耐故障性ウェイト4パリティチェック測定方式を実験的に実証した。 フラグ条件パリティ測定の単発忠実度は93.2(2)%である。 このスキームは、安定化器量子誤り訂正プロトコルの幅広いクラスにおいて必須な構成要素である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-13T20:08:04Z)
• Crosstalk Suppression for Fault-tolerant Quantum Error Correction with Trapped Ions [62.997667081978825]
  本稿では、電波トラップで閉じ込められた1本のイオン列をベースとした量子計算アーキテクチャにおけるクロストーク誤差の研究を行い、個別に調整されたレーザービームで操作する。 この種の誤差は、理想的には、異なるアクティブな量子ビットのセットで処理される単一量子ゲートと2量子ビットの量子ゲートが適用されている間は、未修正のままであるオブザーバー量子ビットに影響を及ぼす。 我々は,第1原理からクロストーク誤りを微視的にモデル化し,コヒーレント対非コヒーレントなエラーモデリングの重要性を示す詳細な研究を行い,ゲートレベルでクロストークを積極的に抑制するための戦略について議論する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-21T14:20:40Z)
• Optical demonstration of quantum fault-tolerant threshold [2.6098148548199047]
  実用的な量子計算における大きな課題は、量子システムと環境との相互作用によって引き起こされる不可解な誤りである。 論理量子ビットをいくつかの物理量子ビットで符号化したフォールトトレラントスキームは、誤りの存在下で論理量子ビットの正しい出力を可能にする。 本稿では,特殊耐故障プロトコルにおけるしきい値の存在を実験的に実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-16T13:23:29Z)
• Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement in noisy quantum error correction circuits [58.720142291102135]
  実効多部絡み(GME)認証のための条件付き目撃手法を導入する。 線形な二分割数における絡み合いの検出は, 多数の測定値によって線形にスケールし, GMEの認証に十分であることを示す。 本手法は, 距離3の位相的カラーコードとフラグベースの耐故障バージョンにおける安定化作用素の雑音可読化に適用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-06T18:00:07Z)
• Deterministic correction of qubit loss [48.43720700248091]
  量子ビットの損失は、大規模かつフォールトトレラントな量子情報プロセッサに対する根本的な障害の1つである。 トポロジカル曲面符号の最小インスタンスに対して、量子ビット損失検出と補正の完全なサイクルの実装を実験的に実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-02-21T19:48:53Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。