論文の概要: Deterministic generation of grid states with programmable nonlinear bosonic circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21824v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 16:16:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.716155
• Title: Deterministic generation of grid states with programmable nonlinear bosonic circuits
• Title（参考訳）: プログラム可能な非線形ボソニック回路を用いたグリッド状態の決定論的生成
• Authors: Yanis Le Fur, Javier Lalueza-Puértolas, Carlos Sánchez Muñoz, Alberto Muñoz de las Heras, Alejandro González-Tudela,
• Abstract要約: 本稿では、スキューズ、変位、カー演算のみからなるプログラム可能な非線形ボソニック回路を用いて、ボソニックグリッド状態を生成する方法を示す。 本研究では, プログラム可能な非線形ボソニック回路を, スケーラブルなボソニック量子誤り訂正状態の生成に向けた有効な経路として確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.149543017244234
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic quantum error correction enables hardware-efficient protection of quantum information by encoding logical qubits in harmonic oscillators. Bosonic grid states, such as Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states, are particularly promising due to their potential to correct small displacements and boson loss. However, their generation remains challenging, typically relying on probabilistic protocols or auxiliary qubit systems. Here, we propose deterministic protocols for generating bosonic grid states using programmable nonlinear bosonic circuits composed solely of squeezing, displacement, and Kerr operations. We show that aiming to enforce GKP symmetries in the output of these circuits yields states with competitive performance with respect to current realizations, but whose quality saturates with increasing circuit depth due to imperfect symmetry restoration. Instead, we find that these bosonic circuits naturally give rise to a distinct class of states, that we label as phased-comb states, which are unitarily related to standard grid states but feature an intrinsic phase structure. We demonstrate that these states define a scalable bosonic quantum error-correcting code with near-optimal performance under boson loss comparable to that of approximate GKP states. We further analyze their logical operations and show how to implement a universal gate set for them. Our results establish programmable nonlinear bosonic circuits as a viable route towards the generation of scalable bosonic quantum error-correcting states beyond standard GKP encodings.
• Abstract（参考訳）: ボソニック量子誤り訂正は、高調波発振器の論理量子ビットを符号化することで、ハードウェア効率の良い量子情報の保護を可能にする。 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 状態のようなボソニックグリッド状態は、小さな変位やボソン損失を補正する可能性から特に有望である。 しかし、それらの生成は依然として困難であり、通常は確率的プロトコルや補助量子ビットシステムに依存している。 本稿では,スキューズ,変位,カー演算のみからなるプログラム可能な非線形ボソニック回路を用いて,ボソニックグリッド状態を生成するための決定論的プロトコルを提案する。 これらの回路の出力にGKP対称性を強制することを目指すと、現在の実現に対して競争性能の高い状態が得られるが、その品質は不完全な対称性の復元により回路深さの増大とともに飽和することを示す。 代わりに、これらのボソニック回路は自然に、標準格子状態と一意に関連しているが本質的な位相構造を特徴とする位相コム状態としてラベル付けされる、異なる種類の状態を生み出すことが分かる。 これらの状態は、近似GKP状態に匹敵するボソン損失下で、ほぼ最適性能を持つスケーラブルなボソニック量子誤り訂正符号を定義する。 さらに,それらの論理的操作を解析し,汎用ゲートセットの実装方法を示す。 本研究は,GKP符号化を超える拡張性ボソニック量子誤り訂正状態の生成に向けて,プログラム可能な非線形ボソニック回路を構築した。

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