論文の概要: Flying-cat parity checks for quantum error correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17001v2
• Date: Tue, 4 Jun 2024 18:57:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-07 01:01:43.424846
• Title: Flying-cat parity checks for quantum error correction
• Title（参考訳）: 量子誤り訂正のためのフライングキャットパリティチェック
• Authors: Z. M. McIntyre, W. A. Coish,
• Abstract要約: 長距離マルチキュービットパリティチェックは、量子誤差補正と測定に基づく絡み合い発生の両方に応用できる。 我々は、Schr"odinger's cat state $vertalpharanglepm vert-alpharangle$に対する量子非破壊(QND)のエンタングル演算に基づく「フライングキャット」パリティチェックについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long range, multi-qubit parity checks have applications in both quantum error correction and measurement-based entanglement generation. Such parity checks could be performed using qubit-state-dependent phase shifts on propagating pulses of light described by coherent states $\vert\alpha\rangle$ of the electromagnetic field. We consider "flying-cat" parity checks based on an entangling operation that is quantum non-demolition (QND) for Schr\"odinger's cat states $\vert\alpha\rangle\pm \vert-\alpha\rangle$. This operation encodes parity information in the phase of maximally distinguishable coherent states $\vert\pm \alpha\rangle$, which can be read out using a phase-sensitive measurement of the electromagnetic field. In contrast to many implementations, where single-qubit errors and measurement errors can be treated as independent, photon loss during flying-cat parity checks introduces errors on physical qubits at a rate that is anti-correlated with the probability for measurement errors. We analyze this trade-off for three-qubit parity checks, which are a requirement for universal fault-tolerant quantum computing with the subsystem surface code. We further show how a six-qubit entangled "tetrahedron" state can be prepared using these three-qubit parity checks. The tetrahedron state can be used as a resource for controlled quantum teleportation of a two-qubit state, or as a source of shared randomness with potential applications in three-party quantum key distribution. Finally, we provide conditions for performing high-quality flying-cat parity checks in a state-of-the-art circuit QED architecture, accounting for qubit decoherence, internal cavity losses, and finite-duration pulses, in addition to transmission losses.
• Abstract（参考訳）: 長距離マルチキュービットパリティチェックは、量子誤差補正と測定に基づく絡み合い発生の両方に応用できる。 このようなパリティチェックは、電磁界のコヒーレント状態$\vert\alpha\rangle$で記述された光のパルスを伝播する量子状態依存の位相シフトを用いて行うことができる。 我々は、Schr\"odinger's cat state $\vert\alpha\rangle\pm \vert-\alpha\rangle$に対する量子非破壊(QND)のエンタングル演算に基づく「フライングキャット」パリティチェックについて検討する。 この演算は、極大に区別可能なコヒーレント状態 $\vert\pm \alpha\rangle$ の相におけるパリティ情報を符号化する。 単一量子ビット誤差と測定誤差を独立に扱う多くの実装とは対照的に、フライングキャットパリティチェックにおける光子損失は、測定誤差の確率と反相関な速度で物理量子ビット上の誤差を導入する。 サブシステム表面コードによる普遍的フォールトトレラント量子コンピューティングの要件である3量子パリティチェックのトレードオフを分析する。 さらに,この3キュービットパリティチェックを用いて6キュービットの「テトラエドロン」状態を作成する方法を示す。 テトラヘドロン状態は、2量子状態の制御された量子テレポーテーションの資源として、あるいは3つのパーティの量子鍵分布における潜在的な応用と共有ランダム性の源として使用することができる。 最後に、伝送損失に加えて、キュービットデコヒーレンス、内部空洞損失、有限デューレーションパルスを考慮し、最先端のQEDアーキテクチャで高品質なフライキャットパリティチェックを行う条件を提供する。

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