論文の概要: Hybrid entanglement and error correction in a scalable quantum network node
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.07752v1
- Date: Wed, 14 Aug 2024 18:01:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-16 15:48:53.115320
- Title: Hybrid entanglement and error correction in a scalable quantum network node
- Title（参考訳）: スケーラブル量子ネットワークノードにおけるハイブリッド絡み合いと誤り訂正
- Authors: Xiu-Ying Chang, Pan-Yu Hou, Wen-Gang Zhang, Xiang-Qian Meng, Ye-Fei Yu, Ya-Nan Lu, Yan-Qing Liu, Bin-Xiang Qi, Dong-Ling Deng, Lu-Ming Duan,
- Abstract要約: ダイヤモンド色中心に基づくハイブリッド量子ノードの精密かつ複雑な制御について報告する。
3つのメモリ量子ビットを3ビット繰り返し符号を用いて論理状態に符号化し、この論理量子ビットをフォトニック量子ビットで絡み合わせる。
本研究は,次世代量子リピータにおけるいくつかの重要な機能の実現可能性を示すものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.267173249706118
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent breakthroughs have ushered the quantum network into a new era, where quantum information can be stored, transferred, and processed across multiple nodes on a metropolitan scale. A key challenge in this new era is enhancing the capabilities of individual nodes, providing precise and robust control over multiple qubits and advanced functionality for scalable quantum networks. Here, we report on precise and complex control in a hybrid quantum node based on a diamond color center. We demonstrate hybrid coherent control by entangling three types of qubits: an electron spin as an interface qubit, a nuclear spin with long memory time, and a flying photonic qubit, with their qubit frequencies spanning three distinct regimes from the optical domain to the rf domain. By incorporating two additional memory qubits, we encode three memory qubits into a logical state using the three-qubit repetition code and entangle this logical qubit with a photonic qubit. Leveraging hybrid qubits and precise control, we repeatedly read out the error syndromes of memory qubits through the electron spin, serving as an auxiliary qubit, then apply a real-time feedback operation to correct bit-flip errors. We execute and verify active error correction for up to twelve rounds and demonstrate the improvement over the uncorrected counterpart. Our results demonstrate the feasibility of several key functionalities for next-generation quantum repeaters, paving the way towards full-fledged metropolitan-scale quantum networks for a wide range of practical applications.
- Abstract（参考訳）: 近年のブレークスルーにより、量子ネットワークは新たな時代へと移行し、大都市圏の複数のノードに量子情報を保存、転送、処理することが可能になった。
この新時代の重要な課題は、個々のノードの能力を強化し、複数のキュービットの正確かつ堅牢な制御と、スケーラブルな量子ネットワークのための高度な機能を提供することである。
本稿では,ダイヤモンド色中心に基づくハイブリッド量子ノードの高精度かつ複雑な制御について報告する。
光領域からrf領域までの3つの異なる状態にまたがる3種類のクビットのハイブリッドコヒーレント制御を, 界面量子ビットとしての電子スピン, 長い記憶時間を持つ核スピン, 飛行光量子ビットとして示す。
2つの追加メモリ量子ビットを組み込むことで、3ビット繰り返し符号を用いて3つのメモリ量子ビットを論理状態に符号化し、この論理量子ビットをフォトニック量子ビットで絡み合わせる。
ハイブリッド量子ビットと正確な制御を利用して、補助量子ビットとして機能する電子スピンを通して、メモリ量子ビットのエラーシンドロームを繰り返し読み出し、ビットフリップエラーの修正にリアルタイムフィードバック操作を適用した。
最大12ラウンドの能動誤差補正を実施,検証し,未修正ラウンドに対する改善を実証する。
本研究は, 次世代量子リピータにおけるいくつかの重要な機能の実現可能性を示し, 広範囲の実用化に向けて, 本格的な大都市圏量子ネットワークへの道を開いたものである。
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