Il $2T$-qutrit, un Qutrit bosonico a due modalità

Ripubblicato da Platone

Seguaci: 0

Inria Parigi, Francia

Trovi questo documento interessante o vuoi discuterne? Scrivi o lascia un commento su SciRate.

Astratto

I computer quantistici spesso manipolano qubit fisici codificati su sistemi quantistici a due livelli. I codici qubit bosonici partono da questa idea codificando le informazioni in un sottospazio ben scelto di uno spazio di Fock a dimensione infinita. Questo spazio fisico più ampio fornisce una protezione naturale contro le imperfezioni sperimentali e consente ai codici bosonici di aggirare i risultati no-go che si applicano agli stati vincolati da uno spazio di Hilbert bidimensionale. Un qubit bosonico viene solitamente definito in una singola modalità bosonica, ma ha senso cercare versioni multimodali che potrebbero offrire prestazioni migliori.
In questo lavoro, partendo dall'osservazione che il codice cat vive nell'intervallo di stati coerenti indicizzati da un sottogruppo finito dei numeri complessi, consideriamo una generalizzazione bimodale che vive nell'intervallo di 24 stati coerenti indicizzati dal gruppo tetraedrico binario $2T$ dei quaternioni. Il risultante $2T$-qutrit eredita naturalmente le proprietà algebriche del gruppo $2T$ e sembra essere abbastanza robusto nel regime a basse perdite. Iniziamo il suo studio e identifichiamo stabilizzatori e alcuni operatori logici per questo codice bosonico.

► dati BibTeX

@article{Denys2023tqutrittwomode, doi = {10.22331/q-2023-06-05-1032}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-05-1032}, title = {Il { $2T$}-qutrit, un qutrit bosonico bimodale}, autore = {Denys, Aur{'{e}}lie and Leverrier, Anthony}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, pagine = {1032}, mese = giu, anno = {2023} }

► Riferimenti

, Victor V. Albert, Kyungjoo Noh, Kasper Duivenvoorden, Dylan J. Young, RT Brierley, Philip Reinhold, Christophe Vuillot, Linshu Li, Chao Shen, SM Girvin, Barbara M. Terhal e Liang Jiang. Prestazioni e struttura di codici bosonici monomodali. Fis. Rev. A, 97: 032346, marzo 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032346. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

, Victor V Albert, Shantanu O Mundhada, Alexander Grimm, Steven Touzard, Michel H Devoret e Liang Jiang. Codici pair-cat: correzione autonoma degli errori con non linearità di basso ordine. Quantum Science and Technology, 4 (3): 035007, giu 2019. 10.1088/2058-9565/ab1e69. URL https:///dx.doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69

, Marcel Bergmann e Peter van Loock. Correzione dell'errore quantistico contro la perdita di fotoni utilizzando gli stati di mezzogiorno. Fis. Rev. A, 94: 012311, luglio 2016a. 10.1103/PhysRevA.94.012311. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.012311.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.012311

, Marcel Bergmann e Peter van Loock. Correzione dell'errore quantistico contro la perdita di fotoni utilizzando stati cat multicomponente. Fis. Rev. A, 94: 042332, ottobre 2016b. 10.1103/PhysRevA.94.042332. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.042332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.042332

, Mario Berta, Francesco Borderi, Omar Fawzi, Volkher B Scholz. Gerarchie di programmazione semidefinite per l'ottimizzazione bilineare vincolata. Programmazione matematica, 194 (1): 781–829, 2022. 10.1007/s10107-021-01650-1.
https://doi.org/10.1007/s10107-021-01650-1

, Samuel L. Braunstein e Peter van Loock. Informazioni quantistiche con variabili continue. Rev.mod. Phys., 77: 513–577, giu 2005. 10.1103/RevModPhys.77.513. URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.77.513.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

, Conte T. Campbell. Calcolo quantistico avanzato con tolleranza ai guasti nei sistemi di livello $d$. Fis. Rev. Lett., 113: 230501, dic 2014. 10.1103/PhysRevLett.113.230501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.230501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.230501

, Earl T. Campbell, Hussain Anwar e Dan E. Browne. Distillazione dello stato magico in tutte le dimensioni primarie utilizzando codici quantistici Reed-Muller. Fis. Rev. X, 2: 041021, dic 2012. 10.1103/PhysRevX.2.041021. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.2.041021.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.2.041021

, Christopher Chamberland, Kyungjoo Noh, Patricio Arrangoiz-Arriola, Earl T. Campbell, Connor T. Hann, Joseph Iverson, Harald Putterman, Thomas C. Bohdanowicz, Steven T. Flammia, Andrew Keller, Gil Refael, John Preskill, Liang Jiang, Amir H. Safavi-Naeini, Oskar Painter, e Fernando GSL Brandão. Costruire un computer quantistico a tolleranza d'errore utilizzando codici cat concatenati. PRX Quantum, 3: 010329, febbraio 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010329. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

, Isaac L. Chuang e Yoshihisa Yamamoto. Semplice computer quantistico. Fis. Rev. A, 52: 3489–3496, novembre 1995. 10.1103/PhysRevA.52.3489. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.3489.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.3489

, Isaac L. Chuang, Debbie W. Leung e Yoshihisa Yamamoto. Codici quantistici bosonici per lo smorzamento dell'ampiezza. Fis. Rev. A, 56: 1114–1125, agosto 1997. 10.1103/PhysRevA.56.1114. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.56.1114.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.1114

, PT Cochrane, GJ Milburn e WJ Munro. Stati di sovrapposizione quantistica macroscopicamente distinti come codice bosonico per lo smorzamento dell'ampiezza. Fis. Rev. A, 59: 2631–2634, aprile 1999. 10.1103/PhysRevA.59.2631. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.59.2631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.2631

, Jonathan Conrad, Jens Eisert e Francesco Arzani. Codici Gottesman-Kitaev-Preskill: una prospettiva reticolare. Quantum, 6: 648, 2022. 10.22331/q-2022-02-10-648.
https://doi.org/10.22331/q-2022-02-10-648

, HSM Coxter. Politopi complessi regolari. Pressa dell'Università di Cambridge, Cambridge, 1991.

, Andrew S. Fletcher, Peter W. Shor e Moe Z. Win. Recupero ottimale dell'errore quantistico utilizzando la programmazione semidefinita. Fis. Rev. A, 75: 012338, gennaio 2007. 10.1103/PhysRevA.75.012338. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012338.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012338

, Daniel Gottesman, Alexei Kitaev e John Preskill. Codificare un qubit in un oscillatore. Phys. Rev. A, 64: 012310, giu 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

, Arne L. Grimsmo e Shruti Puri. Correzione degli errori quantistici con il codice Gottesman-Kitaev-Preskill. PRX Quantum, 2: 020101, giu 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.020101. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020101

, Arne L. Grimsmo, Joshua Combes e Ben Q. Baragiola. Calcolo quantistico con codici bosonici a rotazione simmetrica. Fis. Rev. X, 10: 011058, mar 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011058. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058

, Jérémie Guillaud e Mazyar Mirrahimi. Cat qubit di ripetizione per il calcolo quantistico con tolleranza ai guasti. Fis. Rev. X, 9: 041053, dic 2019. 10.1103/PhysRevX.9.041053. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041053.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041053

, Jim Harrington e John Preskill. Tassi ottenibili per il canale quantistico gaussiano. Fis. Rev. A, 64: 062301, Nov 2001. 10.1103/PhysRevA.64.062301. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.062301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.062301

, Shubham P Jain, Joseph T Iosue, Alexander Barg e Victor V Albert. Codici quantistici sferici. arXiv prestampa arXiv:2302.11593, 2023.
arXiv: 2302.11593

, Emanuel Knill, Raymond Laflamme e Gerald J Milburn. Uno schema per un calcolo quantistico efficiente con ottica lineare. Nature, 409 (6816): 46–52, 2001. 10.1038 / 35051009.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35051009 mila

, Anirudh Krishna e Jean-Pierre Tillich. Verso una distillazione dello stato magico a bassa quota. Fis. Rev. Lett., 123: 070507, Aug 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.070507. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.070507.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070507

, Felipe Lacerda, Joseph M. Renes e Volkher B. Scholz. Costellazioni a stati coerenti e codici polari per canali gaussiani termici. Fis. Rev. A, 95: 062343, giu 2017. 10.1103/PhysRevA.95.062343. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062343.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062343

, Ludovico Lami e Mark M Wilde. Soluzione esatta per le capacità quantistiche e private dei canali di sfasamento bosonici. Nature Photonics, 2023. 10.1038/s41566-023-01190-4.
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01190-4

, Ulf Leonhardt. Fisica quantistica di semplici strumenti ottici. Reports on Progress in Physics, 66 (7): 1207, 2003. 10.1088/0034-4885/66/7/203.
https://doi.org/10.1088/0034-4885/66/7/203

, Peter Leviant, Qian Xu, Liang Jiang e Serge Rosenblum. Capacità quantistica e codici per il canale di perdita di sfasamento bosonico. Quantum, 6: 821, settembre 2022. ISSN 2521-327X. 10.22331/q-2022-09-29-821. URL https:///doi.org/10.22331/q-2022-09-29-821.
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-29-821

, H.-A. Loeliger. Insiemi di segnali abbinati a gruppi. IEEE Transactions on Information Theory, 37 (6): 1675–1682, 1991. 10.1109/18.104333.
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.104333 mila

, Marios H. Michael, Matti Silveri, RT Brierley, Victor V. Albert, Juha Salmilehto, Liang Jiang e SM Girvin. Nuova classe di codici di correzione degli errori quantistici per una modalità bosonica. Fis. Rev. X, 6: 031006, luglio 2016. 10.1103/PhysRevX.6.031006. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.6.031006.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031006

, Mazyar Mirrahimi, Zaki Leghtas, Victor V Albert, Steven Touzard, Robert J Schoelkopf, Liang Jiang e Michel H Devoret. Cat-qubit protetti dinamicamente: un nuovo paradigma per il calcolo quantistico universale. New Journal of Physics, 16 (4): 045014, apr 2014. 10.1088/1367-2630/16/4/045014. URL https:///doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/4/045014

, J. Niset, UL Andersen e NJ Cerf. Codice di correzione della cancellazione quantistica fattibile sperimentalmente per variabili continue. Fis. Rev. Lett., 101: 130503, set 2008. 10.1103/PhysRevLett.101.130503. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.130503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

, Murphy Yuezhen Niu, Isaac L. Chuang e Jeffrey H. Shapiro. Codici di correzione degli errori quantistici bosonici efficienti in termini di hardware basati su operatori di simmetria. Fis. Rev. A, 97: 032323, marzo 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032323. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032323

, Kyungjoo Noh, Victor V. Albert e Liang Jiang. Limiti di capacità quantistica dei canali di perdita termica gaussiana e tassi ottenibili con i codici Gottesman-Kitaev-Preskill. IEEE Transactions on Information Theory, 65 (4): 2563–2582, 2019. 10.1109/TIT.2018.2873764.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2873764

, B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh e S. Boyd. Ottimizzazione conica tramite suddivisione dell'operatore e inclusione omogenea self-dual. Journal of Optimization Theory and Applications, 169 (3): 1042–1068, giugno 2016. URL http://stanford.edu/ boyd/papers/scs.html.
http:///stanford.edu/~boyd/papers/scs.html

, B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh e S. Boyd. SCS: Splitting conic solver, versione 2.0.2. https://github.com/cvxgrp/scs, novembre 2017.
https:///github.com/cvxgrp/scs

, Yingkai Ouyang e Rui Chao. Codici quantistici di eccitazione costante invarianti di permutazione per lo smorzamento dell'ampiezza. IEEE Transactions on Information Theory, 66 (5): 2921–2933, 2020. 10.1109/TIT.2019.2956142.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2956142

, Shruti Puri, Lucas St-Jean, Jonathan A. Gross, Alexander Grimm, Nicholas E. Frattini, Pavithran S. Iyer, Anirudh Krishna, Steven Touzard, Liang Jiang, Alexandre Blais, Steven T. Flammia e SM Girvin. Gate che preservano il bias con cat qubit stabilizzati. Science Advances, 6 (34): eaay5901, 2020. 10.1126/sciadv.aay5901. URL https:///www.science.org/doi/abs/10.1126/sciadv.aay5901.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aay5901

, TC Ralph, A. Gilchrist, GJ Milburn, WJ Munro e S. Glancy. Calcolo quantistico con stati ottici coerenti. Phys. Rev. A, 68: 042319, ottobre 2003. 10.1103/PhysRevA.68.042319. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.042319.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.042319

, TC Ralph, AJF Hayes e Alexei Gilchrist. qubit ottici tolleranti alla perdita. Fis. Rev. Lett., 95: 100501, ago 2005. 10.1103/PhysRevLett.95.100501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.100501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.100501

, M. Reimpell e RF Werner. Ottimizzazione iterativa dei codici di correzione degli errori quantistici. Fis. Rev. Lett., 94: 080501, Mar 2005. 10.1103/PhysRevLett.94.080501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.080501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.080501

, Alessio Serafini. Variabili quantistiche continue: introduzione ai metodi teorici. Stampa CRC, 2017.

, Davide Slepian. Codici di gruppo per il canale gaussiano. Bell System Technical Journal, 47 (4): 575–602, 1968. https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1968.tb02486.x. URL https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.1538-7305.1968.tb02486.x.
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1968.tb02486.x

, BM Terhal, J Conrad e C Vuillot. Verso una correzione dell'errore quantistico bosonico scalabile. Quantum Science and Technology, 5 (4): 043001, lug 2020. 10.1088/2058-9565/ab98a5. URL https:///doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5

, Allan DC Tosta, Thiago O Maciel e Leandro Aolita. Grande unificazione dei codici a variabile continua. arXiv prestampa arXiv:2206.01751, 2022.
arXiv: 2206.01751

, Christophe Vuillot, Hamed Asasi, Yang Wang, Leonid P. Pryadko e Barbara M. Terhal. Correzione degli errori quantistici con il codice torico Gottesman-Kitaev-Preskill. Fis. Rev. A, 99: 032344, mar 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032344. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.032344.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032344

, Yuchen Wang, Zixuan Hu, Barry C Sanders e Saber Kais. Qudit e calcolo quantistico ad alta dimensione. Frontiers in Physics, 8: 589504, 2020. 10.3389/fphy.2020.589504.
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.589504

, Wojciech Wasilewski e Konrad Banaszek. Protezione di un qubit ottico dalla perdita di fotoni. Fis. Rev. A, 75: 042316, aprile 2007. 10.1103/PhysRevA.75.042316. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.042316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.042316

, Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro e Seth Lloyd. Informazioni quantistiche gaussiane. Rev.mod. Phys., 84: 621–669, maggio 2012. 10.1103/RevModPhys.84.621. URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

Citato da

[1] Shubham P. Jain, Joseph T. Iosue, Alexander Barg e Victor V. Albert, “Quantum spherical codes”, arXiv: 2302.11593, (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-06-05 13:20:52). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

Impossibile recuperare Crossref citato da dati durante l'ultimo tentativo 2023-06-05 13:20:50: Impossibile recuperare i dati citati per 10.22331 / q-2023-06-05-1032 da Crossref. Questo è normale se il DOI è stato registrato di recente.

Questo documento è pubblicato in Quantum sotto il Creative Commons Attribuzione 4.0 Internazionale (CC BY 4.0) licenza. Il copyright rimane dei detentori del copyright originali come gli autori o le loro istituzioni.

Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
PlatoAiStream. Intelligenza dei dati Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
Coniare il futuro con Adryenn Ashley. Accedi qui.
Acquista e vendi azioni in società PRE-IPO con PREIPO®. Accedi qui.
Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-05-1032/

Timestamp: 5 Giugno 2023

Timestamp: 29 giugno 2023

Il $2T$-qutrit, un qutrit bosonico bimodale

Ripubblicato da Platone

Astratto

► dati BibTeX

► Riferimenti

Citato da

Di più da Diario quantistico

Risoluzioni spettrali in algebre a effetti

Quantizzazione del terremoto

Algoritmi di propagazione delle credenze generalizzate per la decodifica di codici di superficie

Processori quantistici Fermion-qudit per simulare teorie di calibro reticolare con la materia

Progettazione di circuiti quantistici molecolari: un approccio basato su grafici

Una porta quantistica multi-Qubit che utilizza l'effetto Zeno

Misurazione del raggruppamento sovrapposto: un framework unificato per misurare gli stati quantistici

Benchmarking volumetrico della mitigazione degli errori con Qermit

Apprendimento hamiltoniano robusto ed efficiente

Chi siamo

Ricerca verticale e Ai

Piattaforma

Rimani in contatto

Il mio account