論文の概要: Efficient State Preparation for Metrology and Quantum Error Correction with Global Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.05060v1
• Date: Fri, 8 Dec 2023 14:28:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-11 15:02:29.517152
• Title: Efficient State Preparation for Metrology and Quantum Error Correction with Global Control
• Title（参考訳）: 地球制御によるメトロロジーと量子誤差補正のための効率的な状態生成
• Authors: Liam J. Bond, Matthew J. Davis, Ji\v{r}\'i Min\'a\v{r}, Rene Gerritsma, Gavin K. Brennen and Arghavan Safavi-Naini
• Abstract要約: 我々は、置換不変な量子ビット状態(Dicke state)の特定の重ね合わせを準備できる、単純で実験的に実現可能なプロトコルを導入する。 理論的不確かさを1-mathcalF10-4$で数値的に設定することで,プロトコルの有用性を実証する。 このプロトコルは、典型的な実験ノイズレベルの存在下で、$gtrsim 95%のフィデリティを達成できると推定する。
• 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: We introduce a simple, experimentally realizable protocol that can prepare any specific superposition of permutationally invariant qubit states, also known as Dicke states. The protocol is comprised entirely of global rotations and globally applied non-linear phase gates -- it does not require local addressability or ancilla qubits -- and hence can be readily implemented in a variety of experimental platforms, including trapped-ion quantum simulators and cavity QED systems. We demonstrate the utility of our protocol by numerically preparing several states with theoretical infidelities $1-\mathcal{F}<10^{-4}$: (i) metrologically useful $N$-qubit Dicke states in $\mathcal{O}(1)$ gate steps, (ii) the $N = 9$ qubit codewords of the Ruskai code with $P = 4$ gate steps, and (iii) the $N = 13$ qubit Gross codewords in $P = 7$ gate steps. Focusing on trapped-ion platforms, we estimate that the protocol achieves fidelities $\gtrsim 95\%$ in the presence of typical experimental noise levels, thus providing a pathway to the preparation of a variety of useful highly-entangled quantum states.
• Abstract（参考訳）: 我々は、置換不変な量子ビット状態(Dicke state)の特定の重ね合わせを準備できる、単純で実験的に実現可能なプロトコルを導入する。 このプロトコルは、グローバルローテーションと、グローバルに適用される非線形位相ゲート(ローカルアドレスやアンシラキュービットを必要としない)で構成されており、トラップイオン量子シミュレータやキャビティqedシステムなど、さまざまな実験プラットフォームで容易に実装することができる。 理論的不整合を持つ数個の状態に1-\mathcal{F}<10^{-4}$を数値的に準備することで、我々のプロトコルの有用性を実証する。 (i)$\mathcal{O}(1)$ gate stepsにおけるメトロジー的に有用な$N$-qubit Dicke状態 (ii)$N = 9$ qubit codewords of the Ruskai code with $P = 4$ gate steps, and (iii)$N = 13$ qubit Gross codewords in $P = 7$ gate steps。 閉じ込められたイオンプラットフォームに着目して、典型的な実験ノイズレベルの存在下で、このプロトコルがフィデリティ$\gtrsim 95\%$を達成すると推定し、様々な有用な高絡み合った量子状態を作成するための経路を提供する。

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