論文の概要: Linear-optical protocols for mitigating and suppressing noise in bosonic systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.11313v1
- Date: Mon, 18 Nov 2024 06:14:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-19 14:32:40.315145
- Title: Linear-optical protocols for mitigating and suppressing noise in bosonic systems
- Title（参考訳）: ボゾン系における雑音の緩和・抑制のための線形光学プロトコル
- Authors: Y. S. Teo, S. U. Shringarpure, S. Cho, H. Jeong,
- Abstract要約: 我々は、ボソニックノイズチャネルを緩和し、抑制するための線形光学的手法を確立する。
予測値推定における誤差を軽減するため、確率誤差キャンセルを行うことができる。
弱い中央ガウス・ガウスの脱落は、アンシラの数とともに単調に抑制忠実度が増大する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum-information processing and computation with bosonic qubits are corruptible by noise channels. Using interferometers and photon-subtraction gadgets (PSGs) accompanied by linear amplification and attenuation, we establish linear-optical methods to mitigate and suppress bosonic noise channels. We first show that by employing amplifying and attenuating PSGs respectively at the input and output of either a thermal or random-displacement channel, probabilistic error cancellation (PEC) can be carried out to mitigate errors in expectation-value estimation. We also derive optimal physical estimators that are properly constrained to improve the sampling accuracy of PEC. Next, we prove that a purely-dephasing channel is coherently suppressible using a multimode Mach--Zehnder interferometer and conditional vacuum measurements (VMZ). In the limit of infinitely-many ancillas, with nonvanishing success rates, VMZ using either Hadamard or two-design interferometers turns any dephasing channel into a phase-space-rotated linear-attenuation channel that can subsequently be inverted with (rotated) linear amplification without Kerr nonlinearity. Moreover, for weak central-Gaussian dephasing, the suppression fidelity increases monotonically with the number of ancillas and most optimally with Hadamard interferometers. We demonstrate the performance of these linear-optical mitigation and suppression schemes on common noise channels (and their compositions) and popular bosonic codes. While the theoretical formalism pertains to idling noise channels, we also provide numerical evidence supporting mitigation and suppression capabilities with respect to noise from universal gate operations.
- Abstract（参考訳）: ボソニック量子ビットを用いた量子情報処理と計算はノイズチャネルによって破壊可能である。
線形増幅および減衰を伴う干渉計と光子サブトラクションガジェット(PSG)を用いて、ボソニックノイズチャネルを緩和・抑制するための線形光学的手法を確立する。
まず,PSGの増幅と減衰をそれぞれ熱的・ランダムな変位チャネルの入力と出力に利用することにより,予測値推定における誤差を軽減するために確率的誤差キャンセル(PEC)を行うことができることを示す。
また、PSCのサンプリング精度を向上させるために適切に制約された最適物理推定器を導出する。
次に,マルチモードマッハ-ツェンダー干渉計と条件真空測定(VMZ)を用いて,純粋に劣化するチャネルがコヒーレントに抑制可能であることを示す。
無限に多くのアンシラの極限において、非消滅的な成功率を持つVMZは、アダマールまたは2つの設計の干渉計を用いて、任意のデファーズチャネルを位相空間回転線形減衰チャネルに変え、カー非線形性なしで(回転された)線形増幅で反転させることができる。
さらに, 弱い中央ガウス・ガウス・デファスティングでは, アンシラ数と最も最適なアダマール干渉計で抑制忠実度は単調に増大する。
本稿では、一般的なノイズチャネル(およびその構成)と一般的なボソニック符号に対して、これらの線形光学緩和および抑制スキームの性能を示す。
理論的定式化はアイドリングノイズチャネルに関連するが,ユニバーサルゲート操作によるノイズに対する緩和と抑制機能を示す数値的証拠も提供する。
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