論文の概要: Reliable Quantum Memories with Unreliable Components
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.05599v1
- Date: Sat, 8 Jun 2024 23:53:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 19:06:24.375939
- Title: Reliable Quantum Memories with Unreliable Components
- Title(参考訳): 信頼できない成分をもつ信頼性量子メモリ
- Authors: Anuj K. Nayak, Eric Chitambar, Lav R. Varshney,
- Abstract要約: 安定な量子メモリの概念を導入し,物理量子ビットの総数に対する論理量子ビット数の比として記憶率を定義する。
量子展開器符号を用いた量子メモリシステムを構築することにより、厳密な正の記憶率が得られることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 18.24111909029755
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum memory systems are vital in quantum information processing for dependable storage and retrieval of quantum states. Inspired by classical reliability theories that synthesize reliable computing systems from unreliable components, we formalize the problem of reliable storage of quantum information using noisy components. We introduce the notion of stable quantum memories and define the storage rate as the ratio of the number of logical qubits to the total number of physical qubits, as well as the circuit complexity of the decoder, which includes both quantum gates and measurements. We demonstrate that a strictly positive storage rate can be achieved by constructing a quantum memory system with quantum expander codes. Moreover, by reducing the reliable storage problem to reliable quantum communication, we provide upper bounds on the achievable storage capacity. In the case of physical qubits corrupted by noise satisfying hypercontractivity conditions, we provide a tighter upper bound on storage capacity using an entropy dissipation argument. Furthermore, observing that the time complexity of the decoder scales non-trivially with the number of physical qubits, achieving asymptotic rates may not be possible due to the induced dependence of the noise on the number of physical qubits. In this constrained non-asymptotic setting, we derive upper bounds on storage capacity using finite blocklength communication bounds. Finally, we numerically analyze the gap between upper and lower bounds in both asymptotic and non-asymptotic cases, and provide suggestions to tighten the gap.
- Abstract(参考訳): 量子メモリシステムは、量子状態の信頼性のある記憶と検索のための量子情報処理において不可欠である。
信頼できないコンポーネントから信頼性の高い計算システムを合成する古典的信頼性理論に触発され、ノイズのあるコンポーネントを用いて量子情報の信頼性保持の問題が定式化される。
安定な量子メモリの概念を導入し,物理量子ビットの総数に対する論理量子ビット数の比と,量子ゲートと測定の両方を含むデコーダの回路複雑性を定義する。
量子展開器符号を用いた量子メモリシステムを構築することにより、厳密な正の記憶率が得られることを示す。
さらに、信頼性ストレージ問題を信頼性量子通信に還元することにより、達成可能なストレージ容量の上限を提供する。
超収縮条件を満たす雑音で劣化した物理量子ビットの場合、エントロピー散逸引数を用いて、記憶容量により強い上限を与える。
さらに、デコーダの時間複雑性が物理量子ビット数と非自明にスケールすることを確認すると、物理量子ビット数へのノイズの誘導による漸近速度の達成は不可能である。
この制約付き非漸近的設定では、有限ブロック長通信境界を用いて記憶容量上の上限を導出する。
最後に,無症候性症例と非無症候性症例の上部境界と下部境界のギャップを数値的に解析し,そのギャップを狭めることを提案する。
関連論文リスト
- Realizing fracton order from long-range quantum entanglement in programmable Rydberg atom arrays [45.19832622389592]
量子情報のストアングには、量子デコヒーレンスと戦う必要があるため、時間の経過とともに情報が失われる。
誤り耐性の量子メモリを実現するために、局所的なノイズ源が別の状態に変化できないように設計された退化状態の量子重ね合わせに情報を格納したい。
このプラットフォームは、真のエラー耐性量子メモリの目標に向けて、特定の種類のエラーを検出し、修正することを可能にする。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-07-08T12:46:08Z) - A Quantum-Classical Collaborative Training Architecture Based on Quantum
State Fidelity [50.387179833629254]
我々は,コ・テンク (co-TenQu) と呼ばれる古典量子アーキテクチャを導入する。
Co-TenQuは古典的なディープニューラルネットワークを41.72%まで向上させる。
他の量子ベースの手法よりも1.9倍も優れており、70.59%少ない量子ビットを使用しながら、同様の精度を達成している。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-02-23T14:09:41Z) - Optical fibres with memory effects and their quantum communication
capacities [8.999666725996976]
信頼性の高い量子通信は、非常にノイズの多い状態でも実現可能であることを示す。
量子通信、双方向の絡み合い分布、および量子鍵分布が達成可能な後続信号間の臨界時間間隔を求める。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-09-29T08:58:03Z) - Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent
states [49.299443295581064]
ボソニックモード超伝導回路におけるコヒーレント状態量子プロセストモグラフィ(csQPT)の使用を実証する。
符号化量子ビット上の変位とSNAP演算を用いて構築した論理量子ゲートを特徴付けることにより,本手法の結果を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-03-02T18:08:08Z) - High-performance cavity-enhanced quantum memory with warm atomic cell [1.0539847330971805]
高温原子細胞を用いた高性能キャビティ強化電磁誘導透過メモリを報告した。
ガウス分布内の異なる位相と振幅を持つ一連の入力コヒーレント状態の平均忠実度が、古典的なベンチマーク忠実度を超えたことが実験的に証明されている。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-06-17T01:59:26Z) - Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。
任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-30T02:02:16Z) - Efficient criteria of quantumness for a large system of qubits [58.720142291102135]
大規模部分量子コヒーレント系の基本パラメータの無次元結合について論じる。
解析的および数値計算に基づいて、断熱進化中の量子ビット系に対して、そのような数を提案する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-30T23:50:05Z) - Detecting Quantum Capacities of Continuous-Variable Quantum Channels [0.7614628596146599]
本稿では,連続的な可変通信チャネルとメモリの量子容量を全プロセストモグラフィーを行うことなく検出する手法を提案する。
本手法は、デバイスを有限回使用し、複数の用途にまたがって相関を示すことができ、悪意のある敵の制御下で動的に変化するという一般的なシナリオで機能する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-30T16:18:39Z) - Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling
quantum circuits [58.720142291102135]
最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。
我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。
動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-08T14:55:44Z) - Direct Quantum Communications in the Presence of Realistic Noisy
Entanglement [69.25543534545538]
本稿では,現実的な雑音に依拠する新しい量子通信方式を提案する。
性能分析の結果,提案手法は競争力のあるQBER, 利得, 利得を提供することがわかった。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-12-22T13:06:12Z) - Single ion-qubit exceeding one hour coherence time [12.541642079269481]
長いコヒーレンス時間量子メモリは、現在の量子技術において大きな課題である。
我々は1時間以上のコヒーレンス時間を持つ1個のYbイオン量子ビットメモリを報告する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-08-01T11:47:07Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。