論文の概要: The Octo-Rail Lattice: a four-dimensional cluster state design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.19393v1
- Date: Wed, 26 Feb 2025 18:36:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-27 14:57:09.653652
- Title: The Octo-Rail Lattice: a four-dimensional cluster state design
- Title（参考訳）: Octo-Rail Lattice: 4次元クラスター状態設計
- Authors: Emil E. B. Østergaard, Niklas Budinger, Mikkel V. Larsen, Peter van Loock, Jonas S. Neergaard-Nielsen, Ulrik L. Andersen,
- Abstract要約: この研究は、時間領域多重化を用いて生成されたOcto-Rail Latticeと呼ばれる4次元のクラスター状態を示す。
この新しいマクロノード設計は、クアドレール格子のノイズ特性と柔軟性と、様々なトポロジ的誤り訂正符号を実行する可能性を組み合わせたものである。
解析により、Octo-Rail LatticeはGKPqunaught状態と表面コードと組み合わせることで、9.75dBの耐故障しきい値と互換性のあるノイズ性能を示すことが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Macronode cluster states are promising for fault-tolerant continuous-variable quantum computation, combining gate teleportation via homodyne detection with the Gottesman-Kitaev-Preskill code for universality and error correction. While the two-dimensional Quad-Rail Lattice offers flexibility and low noise, it lacks the dimensionality required for topological error correction codes essential for fault tolerance. This work presents a four-dimensional cluster state, termed the Octo-Rail Lattice, generated using time-domain multiplexing. This new macronode design combines the noise properties and flexibility of the Quad-Rail Lattice with the possibility to run various topological error correction codes including surface and color codes. Besides, the presented experimental setup is easily scalable and includes only static optical components allowing for a straight-forward implementation. Analysis demonstrates that the Octo-Rail Lattice, when combined with GKP qunaught states and the surface code, exhibits noise performance compatible with a fault-tolerant threshold of 9.75 dB squeezing. This ensures universality and fault-tolerance without requiring additional resources such as other non-Gaussian states or feed-forward operations. This finding implies that the primary challenge in constructing an optical quantum computer lies in the experimental generation of these highly non-classical states. Finally, a generalisation of the design to arbitrary dimensions is introduced, where the setup size scales linearly with the number of dimensions. This general framework holds promise for applications such as state multiplexing and state injection.
- Abstract（参考訳）: マクロオードクラスタ状態は、フォールトトレラントな連続変数量子計算を約束しており、ホモダイン検出によるゲートテレポーテーションと、普遍性と誤り訂正のためのGottesman-Kitaev-Preskill符号を組み合わせている。
2次元のQuad-Rail Latticeは、柔軟性と低ノイズを提供するが、トポロジカルな誤り訂正符号に必要な寸法は欠いている。
この研究は、時間領域多重化を用いて生成されたOcto-Rail Latticeと呼ばれる4次元のクラスター状態を示す。
この新しいマクロノード設計は、クアドレール格子のノイズ特性と柔軟性と、表面および色コードを含む様々な位相的誤り訂正コードを実行する可能性を組み合わせたものである。
さらに、提案した実験装置はスケーラブルで、直進的な実装が可能な静的光学部品のみを含む。
解析によると、Octo-Rail LatticeはGKPqunaught状態と表面コードと組み合わせることで、9.75dBの耐故障しきい値と互換性のあるノイズ性能を示す。
これにより、他の非ガウス状態やフィードフォワード操作のような追加資源を必要とせずに、普遍性とフォールトトレランスが保証される。
この発見は、光学量子コンピュータを構築する上での最大の課題が、これらの非古典的な状態の実験的な生成にあることを示唆している。
最後に、任意の次元への設計の一般化を導入し、セットアップサイズは次元の個数と線形にスケールする。
この一般的なフレームワークは、ステート・多重化やステート・インジェクションのようなアプリケーションに対する約束を持っている。
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