論文の概要: Engineering Fault-tolerant Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.17069v2
• Date: Thu, 07 Nov 2024 17:18:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-08 19:35:24.498997
• Title: Engineering Fault-tolerant Bosonic Codes with Quantum Lattice Gates
• Title（参考訳）: 量子格子ゲートを用いた耐故障性ボソニック符号
• Authors: Lingzhen Guo, Tangyou Huang, Lei Du,
• Abstract要約: ボソニック符号は、1つの連続可変ボソニックシステムで量子情報の符号化と保護にハードウェア効率のよいアプローチを提供する。 量子格子ゲートと呼ばれる1種類のゲート要素からなる新しい普遍量子ゲートセットを導入し、フォールトトレラント量子コンピューティングのためのボソニックコードステートを設計する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1982127665424678
• License:
• Abstract: Bosonic codes offer a hardware-efficient approach to encoding and protecting quantum information with a single continuous-variable bosonic system. In this paper, we introduce a new universal quantum gate set composed of only one type of gate element, which we call the quantum lattice gate, to engineer bosonic code states for fault-tolerant quantum computing. We develop a systematic framework for code state engineering based on the Floquet Hamiltonian engineering, where the target Hamiltonian is constructed directly from the given target state(s). We apply our method to three basic code state engineering processes, including single code state preparation, code space embedding and code space transformation. Furthermore, we explore the application of our method to automatic quantum error correction against single-photon loss with four-legged cat codes. Our proposal is particularly well-suited for superconducting circuit architectures with Josephson junctions, where the full nonlinearity of Josephson junction potential is harnessed as a quantum resource and the quantum lattice gate can be implemented on a sub-nanosecond timescale.
• Abstract（参考訳）: ボソニック符号は、1つの連続可変ボソニックシステムで量子情報の符号化と保護にハードウェア効率のよいアプローチを提供する。 本稿では,量子格子ゲートと呼ばれる1種類のゲート要素からなる新しい普遍量子ゲートセットを導入し,フォールトトレラント量子コンピューティングのためのボソニックコードステートを設計する。 本研究では,Floquet Hamiltonian 技術に基づくコード状態工学の体系的フレームワークを開発し,対象の Hamiltonian を与えられたターゲット状態から直接構築する。 提案手法は, 単一コード状態準備, コード空間埋め込み, コード空間変換を含む3つの基本コード状態工学プロセスに適用する。 さらに,4本脚の猫符号を用いた単一光子損失に対する量子誤りの自動補正への本手法の適用について検討した。 この提案はジョセフソン接合による超伝導回路アーキテクチャに特に適しており、ジョセフソン接合電位の完全な非線形性を量子資源として利用し、量子格子ゲートをナノ秒以下の時間スケールで実装することができる。

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