論文の概要: A complete continuous-variable quantum computation architecture: from
cluster state generation to fault-tolerant accomplishment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.13877v3
- Date: Wed, 31 Jan 2024 13:28:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-01 17:19:17.731109
- Title: A complete continuous-variable quantum computation architecture: from
cluster state generation to fault-tolerant accomplishment
- Title(参考訳): 完全連続変数量子計算アーキテクチャ:クラスタ状態生成からフォールトトレラントな達成まで
- Authors: Peilin Du, Jing Zhang, Tiancai Zhang, Rongguo Yang, Jiangrui Gao
- Abstract要約: 連続変数測定に基づく量子計算は、実用的な、スケーラブルで、普遍的で、フォールトトレラントな量子計算の候補である。
本研究では,クラスタ状態の準備,ゲート実装,エラー訂正を含む完全なアーキテクチャを実証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.365601188675682
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Continuous-variable measurement-based quantum computation, which requires
deterministically generated large-scale cluster state, is a promising candidate
for practical, scalable, universal, and fault-tolerant quantum computation. In
this work, a complete architecture including cluster state preparation, gate
implementations, and error correction, is demonstrated. First, a scheme for
generating two-dimensional large-scale continuous-variable cluster state by
multiplexing both the temporal and spatial domains is proposed. Then, the
corresponding gate implementations for universal quantum computation by gate
teleportation are discussed and the actual gate noise from the generated
cluster state and Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) state are considered. After
that, the quantum error correction can be further achieved by utilizing the
square-lattice GKP code. Finally, a fault-tolerent quantum computation can be
realized by introducing bias into the square-lattice GKP code (to protect
against phase-flips) and concatenating a classical repetition code (to handle
the residual bit-flip errors), with a squeezing threshold of 12.3 dB. Our work
provides a possible option for a complete fault-tolerent quantum computation
architecture in the future.
- Abstract(参考訳): 連続変数計測に基づく量子計算は、決定論的に生成された大規模クラスタ状態を必要とするが、実用的でスケーラブルで普遍的でフォールトトレラントな量子計算の候補として有望である。
本研究では,クラスタ状態の準備,ゲート実装,エラー訂正を含む完全なアーキテクチャを実証する。
まず,時間領域と空間領域の両方を多重化して2次元大規模連続変数クラスタ状態を生成する手法を提案する。
次に、ゲートテレポーテーションによる普遍量子計算のゲート実装について論じ、生成されたクラスタ状態からの実際のゲートノイズとGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)状態について考察する。
その後、二乗格子GKP符号を利用して量子誤差補正を行うことができる。
最後に、フォールトトレラントな量子計算は、(位相フリップを防ぐために)正方格子GKP符号にバイアスを導入し、(残ビットフリップエラーを処理するために)古典的な繰り返し符号を12.3dBで結合することで実現できる。
我々の研究は、将来完全なフォールトトレラントな量子計算アーキテクチャに可能な選択肢を提供する。
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