論文の概要: Towards fault-tolerant quantum computation with universal continuous-variable gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.13643v1
• Date: Mon, 16 Jun 2025 16:07:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:48.907551
• Title: Towards fault-tolerant quantum computation with universal continuous-variable gates
• Title（参考訳）: 普遍連続可変ゲートを用いたフォールトトレラント量子計算に向けて
• Authors: Sheron Blair, Francesco Arzani, Giulia Ferrini, Alessandro Ferraro,
• Abstract要約: 連続可変(CV)システムは、量子計算に顕著な可能性を示している。 計算普遍性の基本的な概念は、[Phys. Rev. Lett. 82, 1784 (1999) に導入された。 しかし、フォールトトレラント計算の重要な目的を達成するには何らかのエンコーディングが必要である。 本稿では,Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)エンコーディングを利用して,説得力のある証拠を提示する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Continuous-variable (CV) systems have shown remarkable potential for quantum computation, particularly excelling in scalability and error correction through bosonic encoding. Within this framework, the foundational notion of computational universality was introduced in [Phys. Rev. Lett. 82, 1784 (1999)], and has proven especially successful since it allows for the identification of finite sets of universal CV gates independent of the encoding scheme. However, achieving the critical objective of fault-tolerant computation requires some form of encoding, and to date there has been no proof that these universal CV gates can lead to encoded fault tolerance. We present compelling evidence in this direction by utilizing the Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) encoding. Specifically, we numerically optimize the generation of GKP states from vacua using circuits comprised solely of universal CV gates. We demonstrate that these states can be attained with sufficient quality to exhibit error probabilities lower than the threshold needed to achieve a fault-tolerant memory via concatenated GKP-stabilizer codes.
• Abstract（参考訳）: 連続可変(CV)システムは量子計算において顕著なポテンシャルを示し、特にボソニック符号化によるスケーラビリティと誤り訂正に優れていた。 この枠組みの中では、計算普遍性の基本的な概念が [Phys. Lett. 82, 1784 (1999)] に導入され、符号化スキームとは無関係に普遍CVゲートの有限集合を識別できるので、特に成功した。 しかし、フォールトトレラント計算の重要な目的を達成するためには何らかのエンコーディングが必要であり、これらの普遍的なCVゲートがコード化されたフォールトトレランスにつながるという証拠はない。 本稿では,Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)エンコーディングを利用して,この方向の説得力のある証拠を提示する。 具体的には,汎用CVゲートのみからなる回路を用いて,真空からのGKP状態の生成を数値的に最適化する。 これらの状態は,GKP安定化器コードによる耐故障メモリの実現に必要なしきい値よりも低い誤差確率を示すのに十分な品質で達成可能であることを実証する。

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