論文の概要: Quantum Computation with Quantum Batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.23610v2
- Date: Fri, 11 Apr 2025 01:40:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 20:10:38.986134
- Title: Quantum Computation with Quantum Batteries
- Title（参考訳）: 量子電池による量子計算
- Authors: Yaniv Kurman, Kieran Hymas, Arkady Fedorov, William J. Munro, James Quach,
- Abstract要約: 量子計算の本質的なエネルギー源として量子電池を提案する。
ボソニックフォック状態QBは、量子場のリサイクルを通じて全てのユニタリゲートに必要なエネルギーを供給することができる。
この方式を低温プラットフォームに実装することで、キュービット当たりの専用ドライブラインの必要性がなくなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Executing quantum logic in cryogenic quantum computers requires a continuous energy supply from room-temperature control electronics. This dependence on external energy sources creates scalability limitations due to control channel density and heat dissipation. Here, we propose quantum batteries (QBs) as intrinsic energy sources for quantum computation, enabling the fundamental limit of zero dissipation for unitary gates. Unlike classical power sources, QBs maintain quantum coherence with their load - a property that has been explored theoretically, albeit without practical implications in quantum technologies so far. We demonstrate that a bosonic Fock-state QB can supply the energy required for all unitary gates via quantum field recycling, enable all-to-all qubit connectivity, and support a universal gate set controlled by a single parameter per qubit: its resonant frequency. We simulate quantum-error-correction encoding with more than 98% fidelity solely by qubit resonance tuning, executing energy-changing gates when on-resonance with the QB and enabling a single-step multi-qubit parity probing when including off-resonance interactions. Implementing this scheme on cryogenic platforms eliminates the need for a dedicated drive line per qubit, which quadruples the qubit count within the cryogenic system, offering a promising architecture for scalable quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 低温量子コンピュータにおける量子論理の実行には、室温制御エレクトロニクスからの連続的なエネルギー供給が必要である。
この外部エネルギー源への依存は、制御チャネル密度と放熱によるスケーラビリティの限界を生み出す。
本稿では,量子計算の固有エネルギー源として量子電池 (QB) を提案する。
古典的な電力源とは異なり、QBは量子コヒーレンスをその負荷と維持する。
ボソニックフォック状態QBは、量子場リサイクルにより全てのユニタリゲートに必要なエネルギーを供給し、全量子ビット接続を可能にし、量子ビット当たりの単一のパラメータによって制御される普遍ゲート(共振周波数)をサポートすることを実証する。
量子誤り訂正符号を量子ビット共鳴チューニングのみで98%以上の忠実度でシミュレートし、QBとのオン共振時にエネルギー変化ゲートを実行し、オフ共振相互作用を含む場合の1ステップ多ビットパリティ探索を可能にする。
このスキームを低温プラットフォームに実装することで、量子ビット当たりの専用ドライブラインが不要になり、これは低温システム内のキュービット数を4倍にし、スケーラブルな量子コンピューティングのための有望なアーキテクチャを提供する。
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