論文の概要: Robust teleportation of a surface code and cascade of topological quantum phase transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04767v1
• Date: Thu, 7 Mar 2024 18:59:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-08 12:58:53.175975
• Title: Robust teleportation of a surface code and cascade of topological quantum phase transitions
• Title（参考訳）: 表面符号のロバストなテレポーテーションと位相的量子相転移のカスケード
• Authors: Finn Eckstein, Bo Han, Simon Trebst, Guo-Yi Zhu
• Abstract要約: 本研究では,小ベル計測を用いた長距離絡み合った表面コード状態の伝送プロトコルについて検討する。 コヒーレントノイズがあっても耐障害性のある最適プロトコルを見つける。 我々のプロトコルは、動的にRydberg原子配列で容易に実装でき、量子測定のパワーを実演するためのガイダンスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.597378502847134
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Teleportation is a facet where quantum measurements can act as a powerful resource in quantum physics, as local measurements allow to steer quantum information in a non-local way. While this has long been established for a single Bell pair, the teleportation of a fault-tolerant logical qubit presents a fundamentally different challenge as it requires the teleportation of a many-qubit state. Here we investigate a tangible protocol for teleporting a long-range entangled surface code state using elementary Bell measurements and its stability in the presence of tunable coherent errors. We relate the underlying threshold problem to the physics of anyon condensation under weak measurements and map it to a variant of the Ashkin-Teller model of statistical mechanics with Nishimori type disorder, which gives rise to a cascade of phase transitions. Tuning the angle of the local Bell measurements, we find a continuously varying threshold. Notably, the threshold moves to infinity for the $X+Z$ angle along the self-dual line -- indicating an optimal protocol that is fault-tolerant even in the presence of coherent noise. Our teleportation protocol, which can be readily implemented in dynamically configurable Rydberg atom arrays, thereby gives guidance for a practical demonstration of the power of quantum measurements.
• Abstract（参考訳）: テレポーテーション(英: Teleportation)は、量子物理学において量子測定が強力な資源として機能し、局所的な測定によって非局所的な方法で量子情報を操ることができるファセットである。 これは長い間単一のベルペアで確立されてきたが、フォールトトレラント論理量子ビットのテレポーテーションは、多量子ビット状態のテレポーテーションを必要とするため、根本的に異なる課題である。 本稿では,基本ベル測定による長距離絡み合った表面コード状態の伝送プロトコルと,調整可能なコヒーレント誤差の存在下での安定性について検討する。 弱測定下でのエノン凝縮の物理に基礎となるしきい値問題と関連づけ、西森型障害を伴う統計力学のアシュキン・テラーモデル(英語版)(ashkin-teller model of statistical mechanics)の変種にマッピングし、相転移のカスケードを生じさせる。 局所ベル測定の角度をチューニングすると、連続的に変化するしきい値が見つかる。 特に、閾値は自己双対線に沿ってx+z$角度の無限大に移動し、コヒーレントなノイズが存在する場合でもフォールトトレラントな最適なプロトコルを示す。 動的に構成可能なrydberg原子配列に容易に実装できるテレポーテーションプロトコルは、量子測定のパワーを実際に実証するためのガイダンスを提供する。

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