論文の概要: A complete continuous-variable quantum computation architecture based on the 2D spatiotemporal cluster state

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.13877v5
• Date: Wed, 20 Nov 2024 00:25:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-21 16:10:34.570628
• Title: A complete continuous-variable quantum computation architecture based on the 2D spatiotemporal cluster state
• Title（参考訳）: 2次元時空間クラスタ状態に基づく完全連続可変量子計算アーキテクチャ
• 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）: 5.00127829918438
• License:
• 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, based on our compact and scalable scheme of generating a two-dimensional spatiotemporal cluster state, 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 by gate teleportation are discussed and the actual gate noise from the generated cluster state is considered. After that, the quantum error correction can be further achieved by utilizing the square-lattice Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code. Finally, a fault-tolerant quantum computation can be realized by introducing bias into the square-lattice GKP code (to protect against phase-flip errors) and concatenating a 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-tolerant quantum computation architecture in the future.
• Abstract（参考訳）: 連続変数測定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、実用的で拡張性があり、普遍的で、フォールトトレラントな量子計算には有望な候補である。 本研究では,2次元の時空間状態を生成するためのコンパクトでスケーラブルな手法に基づいて,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。 そして、ゲートテレポーテーションによるゲート実装について議論し、生成されたクラスタ状態からの実際のゲートノイズを考察する。 その後、正方格子のゴテスマン・キタエフ・プレスキル(GKP)符号を利用することで、量子誤差の補正がさらに達成される。 最後に、フォールトトレラントな量子計算は、正方格子のGKP符号にバイアスを導入し(位相フリップエラーを防ぐ)、繰り返し符号(残ビットフリップエラーを処理するために)を12.3dBのスクイーズしきい値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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