論文の概要: Protocols for inter-module two-qubit gates mediated by time-bin encoded photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03938v1
• Date: Wed, 05 Mar 2025 22:13:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-07 15:59:10.221355
• Title: Protocols for inter-module two-qubit gates mediated by time-bin encoded photons
• Title（参考訳）: 時間ビン符号化光子を介するモジュール間2量子ゲートのプロトコル
• Authors: Z. M. McIntyre, W. A. Coish,
• Abstract要約: 本稿では,Fock-state または Time-bin qubits を介する長距離2量子ゲートの実装プロトコルを提案する。 時間ビン量子ビットの損失は隠蔽されているだけでなく、およそバックアクションフリーであることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: As quantum devices scale to larger numbers of qubits, entangling gates between distant stationary qubits will help provide flexible, long-range connectivity in modular architectures. In this work, we present protocols for implementing long-range two-qubit gates mediated by either Fock-state or time-bin qubits -- photonic encodings that are both compatible with the coplanar waveguide resonators commonly used in circuit quantum electrodynamics (QED). These protocols become deterministic in the limit of vanishing photon loss. Additionally, photon loss can be heralded, signaling a failed two-qubit gate attempt. We model the loss of a time-bin qubit to a dielectric environment consisting of an ensemble of two-level systems (TLSs), which are believed to be the dominant mechanism for dielectric loss in circuit QED architectures. The backaction (on the stationary qubits) associated with the loss of the time-bin qubit is strongly suppressed in a non-Markovian regime where the temporal separation of the time bins is short compared to the dielectric environment's correlation time. This result suggests strategies based on a combination of materials-fabrication and time-bin-qubit optimization for ensuring that the loss of a time-bin qubit is not only heralded, but also approximately backaction-free.
• Abstract（参考訳）: 量子デバイスがより多くの量子ビットにスケールするにつれて、遠隔の静止量子ビット間のゲートの絡み合いはモジュラーアーキテクチャにおけるフレキシブルで長距離接続を実現するのに役立ちます。 本研究では,回路量子力学(QED)でよく用いられるコプラナー導波路共振器と互換性のあるフォトニック符号化を,フォック状態またはタイムビン量子ビットのいずれかによって媒介される長距離2量子ゲートを実装するためのプロトコルを提案する。 これらのプロトコルは光子損失の消滅の限界において決定論的になる。 さらに、光子損失を隠蔽し、失敗した2量子ゲート試行をシグナルとする。 回路QEDアーキテクチャにおける誘電損失の主要なメカニズムである2レベル系(TLS)のアンサンブルからなる誘電体環境への時間ビン量子ビットの損失をモデル化する。 時間ビンの時間的分離が誘電体環境の相関時間よりも短い非マルコフ状態において、時間ビン量子ビットの損失に関連するバックアクション(定常量子ビット)を強く抑制する。 この結果から, 材料ファブリケーションと時間ビン量子ビット最適化の組み合わせにより, 時間ビン量子ビットの損失が隠蔽されているだけでなく, 約バックアクションフリーであることを示す。

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