論文の概要: Cavity-mediated probabilistic magic $T$-gate injection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.30628v1
• Date: Mon, 29 Jun 2026 17:56:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 18:07:16.372653
• Title: Cavity-mediated probabilistic magic $T$-gate injection
• Title（参考訳）: キャビティによる確率的マジック$T$-gateインジェクション
• Abstract要約: キャビティベースの非クリフォードゲート用マジックステートインジェクションプロトコルを提案する。 制御された原子空洞相互作用と条件測定を利用する。 必要な操作はすべて実験可能な技術で実装可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.764671395172401
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Clifford gates are a necessary resource for universal quantum computation, yet their fault-tolerant implementation typically relies on magic-state distillation, which incurs significant overhead in qubit count and circuit depth. In this work, we propose a probabilistic cavity-based magic-state injection protocol. Our scheme exploits controlled atom-cavity interactions and conditional measurements to probabilistically prepare an effective magic state encoded in the first two level Fock subspace of a single cavity mode, achieving a success probability of $0.74$ per attempt, independent of the target magic phase. The cavity-encoded magic state is subsequently injected into a computational atom via a teleportation-based protocol mediated by dressed-state transitions, requiring only Clifford operations and a single auxiliary atom for readout. We show that all required operations -- state preparation, two-qubit exchange gates, and projective measurement -- can be implemented with experimentally available techniques in Rydberg atom-cavity platforms. We further discuss how the scheme can in principle be adapted to operate at the logical level, where collective Rydberg interactions and optical nonlinearities provide a route toward cavity-mediated $T$-gate injection directly into code-encoded qubits.
• Abstract（参考訳）: 非クリフォードゲートは普遍的な量子計算に必要な資源であるが、そのフォールトトレラントの実装は通常、量子ビット数と回路深さのかなりのオーバーヘッドを引き起こすマジック状態の蒸留に依存している。 本研究では,確率論的キャビティに基づくマジックステートインジェクションプロトコルを提案する。 本手法は, 制御された原子空洞相互作用と条件測定を利用して, 単一空洞モードの最初の2レベルFock部分空間に符号化された有効魔法状態を確率的に生成し, 目標魔法相とは無関係に1回の試験で0.74$の成功確率を得る。 その後、キャビティエンコードされたマジック状態は、状態遷移を介するテレポーテーションベースのプロトコルを介して計算原子に注入され、読み出しにはクリフォード演算と1つの補助原子のみを必要とする。 我々は,Rydberg atom-cavity プラットフォームにおいて,必要な操作 – 状態準備,2量子交換ゲート,および射影測定 – を実験的に利用可能な技術で実装可能であることを示す。 さらに、このスキームを原理的に論理レベルで動作させる方法についても論じる。そこでは、Rydberg相互作用と光非線形性が共振器を介する$T$-gateインジェクションを直接コードエンコードされた量子ビットへのルートを提供する。

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