論文の概要: Optical Gottesman-Kitaev-Preskill Qubit Generation via Approximate Squeezed Coherent State Superposition Breeding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.06902v2
• Date: Wed, 11 Dec 2024 16:24:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-12 13:58:36.983328
• Title: Optical Gottesman-Kitaev-Preskill Qubit Generation via Approximate Squeezed Coherent State Superposition Breeding
• Title（参考訳）: 近似スクイーズ型コヒーレント状態重畳法による光学ゴッテマン・キタエフ・プレスキル量子生成
• Authors: Andrew J. Pizzimenti, Daniel Soh,
• Abstract要約: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 量子ビットは、異常な誤り訂正能力で知られており、量子コンピューティングにおいて非常に解明されている。 未検出モードにおける所望の状態を隠蔽する光子数分解検出器を用いて、絡み合った真空モードの一部を計測する計測に基づく手法が、その最小限のリソース要求により光GKP量子ビット生成の候補として浮上している。 一般化された光子サブトラクションによって生成される近似的圧縮コヒーレント状態重畳を育む手法は, 単一の高い確率ホモダイン測定で2つの光子数分解測定を補足することでこの問題を克服する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) qubits, known for their exceptional error-correction capabilities, are highly coveted in quantum computing. However, generating optical GKP qubits has been a significant challenge. Measurement based methods, where a portion of entangled squeezed vacuum modes are measured with photon number resolving detectors heralding a desired state in the undetected modes, have emerged as leading candidates for optical GKP qubit generation due their minimal resource requirements. While the current measurement based methods can produce high quality GKP qubits, they suffer from low success probabilities limiting experimental realization. The heart of the problem lies in the duality of photon number resolving measurements, being both the source of nonlinearity needed to generate quality GKP qubits and the component driving down their probability of successful production. Our method, breeding approximate squeezed coherent state superpositions created by generalized photon subtraction, overcomes this problem by supplementing two photon number resolving measurements with a single high success probability homodyne measurement. This scheme achieves success probabilities $\geq 10^{-5}$, two orders of magnitude higher than strictly photon number resolving measurement based methods, while still producing states with high-fidelity, possessing error-correction capabilities equivalent to up to a 10 dB squeezed GKP qubit. This breakthrough significantly advances the practical use of the optical GKP qubit encoding.
• Abstract（参考訳）: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 量子ビットは、異常な誤り訂正能力で知られており、量子コンピューティングにおいて非常に解明されている。 しかし、光GKP量子ビットの生成は重要な課題である。 未検出モードにおける所望の状態を隠蔽する光子数分解検出器を用いて、絡み合った真空モードの一部を計測する計測に基づく手法が、その最小限のリソース要求により光GKP量子ビット生成の候補として浮上している。 現在の測定に基づく手法は、高品質なGKP量子ビットを生成することができるが、実験的な実現を制限した低い成功確率に悩まされている。 問題の核心は光子数分解測定の双対性にあり、質の高いGKP量子ビットを生成するのに必要な非線形性の源と、生産が成功する確率を下げる成分の両方である。 一般化された光子サブトラクションによって生成される近似的圧縮コヒーレント状態重畳を育む手法は, 2つの光子数分解測定を1つの高い確率ホモダイン測定で補うことでこの問題を克服する。 このスキームは成功確率を$\geq 10^{-5}$、厳密な光子数解決法よりも2桁高い2桁の精度で達成すると同時に、10dB圧縮されたGKP量子ビットに相当する誤差補正能力を持つ高忠実度状態も生成する。 このブレークスルーにより、光学GKP量子ビット符号化の実用性が大幅に向上した。

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