論文の概要: Ballistic bosonic noise suppression with hybrid qumode-qubit rotation gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04888v1
• Date: Fri, 07 Nov 2025 00:24:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-10 21:00:44.625758
• Title: Ballistic bosonic noise suppression with hybrid qumode-qubit rotation gates
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子ビット回転ゲートを用いたボソニック音の弾道的抑制
• Authors: Saurabh U. Shringarpure, Siheon Park, Sungjoo Cho, Yong Siah Teo, Hyukjoon Kwon, Srikrishna Omkar, Hyunseok Jeong,
• Abstract要約: ノイズ抑制は、信頼性の高い量子情報処理と計算において最重要となる。 1つのqubit ancilla(DV)と2つの制御されたFourier(CF)ゲートのみを用いたハイブリッド連続離散可変(CV-DV)干渉計は、ノイズチャネルを挟んで$mathcalO(eta2)$ eに効果を抑える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.413750026580337
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noise suppression is of paramount importance for reliable quantum information processing and computation. We show that for any single-mode bosonic code (qumode) corrupted by thermal~noise at rate~$\eta$ and mean \mbox{excitation}~$\bar{n}$, a hybrid continuous-discrete-variable~(CV-DV) interferometer using only a single qubit ancilla~(DV) and two controlled~Fourier~(CF) gates sandwiching the noise channel suppresses its effects to $\mathcal{O}(\eta^2)$ \emph{without} any active error correction or destructive measurements of the encoded state and with high success probabilities~$>0.5$ if~$\eta(1+\bar{n})<0.5$. This suppression scheme works by conditionally monitoring the photon-number parities after the interferometer. Bosonic codes with two logical states of the same photon-number parity (like-parity codes) are \emph{completely resilient} to DV amplitude- and phase-damping ancilla noise. For such codes, the interferometer simplifies to the use of a qumode rotation gate and a \emph{single} CF~gate. This presents a clear advantage of our CF-gate-based error suppression scheme over previously-proposed ``bypass'' protocols, where qubit information transferred to the DV mode is readily corrupted by damping~noise. Finally, we present a simple extension to direct communication of qumode states between two parties over a noisy channel using a preshared DV entangled state, by implementing a CF gate in the first laboratory and its inverse in the other. Such a communication protocol achieves a similar fidelity performance at the same success rate as the single-party case, but with greater resilience to the ancilla noise than DV~teleportation. Resource-efficient multi-qubit codes that depend on a few essential long-range interactions can benefit from it.
• Abstract（参考訳）: ノイズ抑制は、信頼性の高い量子情報処理と計算において最重要となる。 単一モードのボソニックコード(qumode)が温度~音速~$\eta$および平均 \mbox{excitation}~$\bar{n}$, 単一量子ビットアンシラ~(DV)と2つの制御された~Fourier~(CF)ゲートのみを用いたハイブリッド連続離散変数〜(CV-DV)干渉計によって劣化すると、その効果は$\mathcal{O}(\eta^2)$ \emph{without} に抑制され、符号化された状態のアクティブな誤差補正や破壊的測定が達成され、高い成功確率~$0.5$\eta(1+\bar{n})$0.5となる。 この抑制スキームは、干渉計の後に光子数パリティを条件付きで監視することで機能する。 同じ光子数パリティの2つの論理状態(類似パリティ符号)を持つボソニック符号は、DV振幅と位相減衰アシラノイズに対して \emph{completely resilient} である。 このような符号に対して、インターフェロメーターはクエード回転ゲートと \emph{single} CF~gate の使用を単純化する。 これにより,従来の 'bypass'' プロトコルよりも,CFゲートに基づく誤り抑制方式の利点が明らかとなり,DVモードに転送されるキュービット情報は減衰・雑音によって容易に劣化する。 最後に、第1実験室でCFゲートを実装し、第1実験室でCFゲートを実装し、第2実験室と第2実験室の逆解析を行い、ノイズのあるチャネル上でのクモッド状態の直接通信を行うための簡単な拡張について述べる。 このような通信プロトコルは、単一パーティケースと同じ成功率で、DV〜teleportationよりもアンシラノイズに対する抵抗性が高い通信性能を達成する。 リソース効率のよい複数量子ビット符号は、いくつかの重要な長距離相互作用に依存している。

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