論文の概要: Generalized Number-Phase Lattice Encoding of a Bosonic Mode for Quantum Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.12354v1
• Date: Sun, 17 Aug 2025 12:58:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:10.699367
• Title: Generalized Number-Phase Lattice Encoding of a Bosonic Mode for Quantum Error Correction
• Title（参考訳）: 量子誤差補正のためのボソニックモードの一般数相格子符号化
• Authors: Dong-Long Hu, Weizhou Cai, Chang-Ling Zou, Ze-Liang Xiang,
• Abstract要約: 本稿では,数と位相変数の位相空間における対称性を利用して,量子ビットを符号化するための統一的なフレームワークを提案する。 論理符号語は数相空間の格子構造を形成し、長方形、斜め、ダイヤモンド型の格子符号となる。 これらの符号は、一方向量子通信の潜在的な応用において、従来の4次符号よりも大きな性能上の優位性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Bosonic systems offer unique advantages for quantum error correction, as a single bosonic mode provides a large Hilbert space to redundantly encode quantum information. However, previous studies have been limited to exploiting symmetries in the quadrature phase space. Here we introduce a unified framework for encoding a qubit utilizing the symmetries in the phase space of number and phase variables of a bosonic mode. The logical codewords form lattice structures in the number-phase space, resulting in rectangular, oblique, and diamond-shaped lattice codes. Notably, oblique and diamond codes exhibit a number-phase vortex effect, where number-shift errors induce discrete phase rotations as syndromes, enabling efficient correction via phase measurements. These codes show significant performance advantages over conventional quadrature codes against dephasing noise in the potential one-way quantum communication applications. Our generalized number-phase codes open up new possibilities for fault-tolerant quantum computation and extending the quantum communication range with bosonic systems.
• Abstract（参考訳）: ボソニック系は、量子情報を冗長に符号化する大きなヒルベルト空間を単一のボソニックモードで提供するため、量子エラー補正にユニークな利点を提供する。 しかし、これまでの研究は二次位相空間における対称性の活用に限られていた。 ここでは、ボソニックモードの数と位相変数の位相空間における対称性を利用した量子ビットを符号化するための統一的なフレームワークを紹介する。 論理符号語は数相空間の格子構造を形成し、長方形、斜め、ダイヤモンド型の格子符号となる。 特に斜めとダイヤモンド符号は数相渦効果を示し、数シフト誤差は離散位相回転をシンドロームとして引き起こし、位相測定による効率的な補正を可能にする。 これらの符号は、一方向量子通信の潜在的な応用において、従来の4次符号よりも大きな性能上の優位性を示す。 一般化された数相符号は、フォールトトレラント量子計算とボソニックシステムによる量子通信範囲の拡張の新たな可能性を開く。

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