The $2T$-qutrit, A Two-mode Bosonic Qutrit

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Inria Parijs, Frankrijk

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

Kwantumcomputers manipuleren vaak fysieke qubits die zijn gecodeerd op kwantumsystemen met twee niveaus. Bosonische qubit-codes wijken af van dit idee door informatie te coderen in een goed gekozen deelruimte van een oneindig-dimensionale Fock-ruimte. Deze grotere fysieke ruimte biedt een natuurlijke bescherming tegen experimentele onvolkomenheden en stelt bosonische codes in staat om no-go-resultaten te omzeilen die van toepassing zijn op toestanden die worden beperkt door een tweedimensionale Hilbert-ruimte. Een bosonische qubit wordt meestal gedefinieerd in een enkele bosonische modus, maar het is logisch om te zoeken naar versies met meerdere modi die betere prestaties kunnen leveren.
In dit werk, voortbouwend op de observatie dat de cat-code leeft in het bereik van coherente toestanden geïndexeerd door een eindige subgroep van de complexe getallen, beschouwen we een generalisatie in twee modi die leeft in het bereik van 24 coherente toestanden geïndexeerd door de binaire tetraëdrische groep. $2T$ van de quaternionen. De resulterende $2T$-qutrit erft op natuurlijke wijze de algebraïsche eigenschappen van de groep $2T$ en lijkt behoorlijk robuust te zijn in het low-loss-regime. We starten de studie en identificeren stabilisatoren en enkele logische operatoren voor deze bosonische code.

► BibTeX-gegevens

@article{Denys2023tqutrittwomode, doi = {10.22331/q-2023-06-05-1032}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-06-05-1032}, title = {De { $2T$}-qutrit, een bosonische qutrit met twee modi}, auteur = {Denys, Aur{'{e}}lie en Leverrier, Anthony}, tijdschrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, uitgever = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, pages = {1032}, month = jun, year = {2023} }

► Referenties

[1] 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 en Liang Jiang. Prestaties en structuur van single-mode bosonische codes. Fysiek. Rev. A, 97: 032346, maart 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032346. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032346.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032346

[2] Victor V Albert, Shantanu O Mundhada, Alexander Grimm, Steven Touzard, Michel H Devoret en Liang Jiang. Pair-cat-codes: autonome foutcorrectie met niet-lineariteit van lage orde. Quantumwetenschap en -technologie, 4 (3): 035007, juni 2019. 10.1088/2058-9565/ab1e69. URL https:///dx.doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab1e69

[3] Marcel Bergmann en Peter van Loock. Kwantumfoutcorrectie tegen fotonenverlies met behulp van middagtoestanden. Fysiek. Rev. A, 94: 012311, juli 2016a. 10.1103/PhysRevA.94.012311. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.012311.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.012311

[4] Marcel Bergmann en Peter van Loock. Kwantumfoutcorrectie tegen fotonverlies met behulp van kattoestanden met meerdere componenten. Fysiek. Rev. A, 94: 042332, okt 2016b. 10.1103/PhysRevA.94.042332. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.042332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.042332

[5] Mario Berta, Francesco Borderi, Omar Fawzi en Volkher B Scholz. Semidefiniete programmeerhiërarchieën voor beperkte bilineaire optimalisatie. Wiskundig programmeren, 194 (1): 781–829, 2022. 10.1007/s10107-021-01650-1.
https://doi.org/10.1007/s10107-021-01650-1

[6] Samuel L. Braunstein en Peter van Loock. Kwantuminformatie met continue variabelen. Ds. Mod. Phys., 77: 513–577, juni 2005. 10.1103/RevModPhys.77.513. URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.77.513.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.77.513

[7] Graaf T. Campbell. Verbeterde fouttolerante kwantumcomputing in systemen op $d$-niveau. Fysiek. Rev. Lett., 113: 230501, december 2014. 10.1103/PhysRevLett.113.230501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.230501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.230501

[8] Graaf T. Campbell, Hussain Anwar en Dan E. Browne. Destillatie in magische toestand in alle primaire dimensies met behulp van quantum reed-muller-codes. Fysiek. Rev. X, 2: 041021, december 2012. 10.1103/PhysRevX.2.041021. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.2.041021.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.2.041021

[9] 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 en Fernando GSL Brandão. Een fouttolerante kwantumcomputer bouwen met behulp van aaneengeschakelde cat-codes. PRX Quantum, 3: 010329, februari 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010329. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010329.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010329

[10] Isaac L. Chuang en Yoshihisa Yamamoto. Eenvoudige kwantumcomputer. Fysiek. Rev. A, 52: 3489–3496, november 1995. 10.1103/PhysRevA.52.3489. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.52.3489.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.52.3489

[11] Isaac L. Chuang, Debbie W. Leung en Yoshihisa Yamamoto. Bosonische kwantumcodes voor amplitudedemping. Fysiek. Rev. A, 56: 1114–1125, augustus 1997. 10.1103/PhysRevA.56.1114. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.56.1114.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.56.1114

[12] PT Cochrane, GJ Milburn en WJ Munro. Macroscopisch verschillende kwantumsuperpositietoestanden als een bosonische code voor amplitudedemping. Fysiek. Rev. A, 59: 2631–2634, april 1999. 10.1103/PhysRevA.59.2631. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.59.2631.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.59.2631

[13] Jonathan Conrad, Jens Eisert en Francesco Arzani. Gottesman-Kitaev-Preskill-codes: een roosterperspectief. Quantum, 6: 648, 2022. 10.22331/q-2022-02-10-648.
https://doi.org/10.22331/q-2022-02-10-648

[14] HSM Coxeter. Regelmatige complexe polytopen. Cambridge University Press, Cambridge, 1991.

[15] Andrew S. Fletcher, Peter W. Shor en Moe Z. Win. Optimaal kwantumfoutherstel met behulp van semi-definitieve programmering. Fysiek. Rev. A, 75: 012338, jan. 2007. 10.1103/PhysRevA.75.012338. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012338.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012338

[16] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev en John Preskill. Een qubit coderen in een oscillator. Fys. Rev. A, 64: 012310, juni 2001. 10.1103/PhysRevA.64.012310. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310

[17] Arne L. Grimsmo en Shruti Puri. Quantum foutcorrectie met de Gottesman-Kitaev-Preskill-code. PRX Quantum, 2: 020101, juni 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.020101. URL https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020101.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.020101

[18] Arne L. Grimsmo, Joshua Combes en Ben Q. Baragiola. Quantumcomputing met rotatiesymmetrische bosonische codes. Fysiek. Rev. X, 10: 011058, maart 2020. 10.1103/PhysRevX.10.011058. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.011058.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.011058

[19] Jérémie Guillaud en Mazyar Mirrahimi. Repetition cat qubits voor fouttolerante kwantumberekeningen. Fysiek. Rev. X, 9: 041053, december 2019. 10.1103/PhysRevX.9.041053. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041053.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041053

[20] Jim Harrington en John Preskill. Haalbare tarieven voor het Gaussische kwantumkanaal. Fysiek. Rev. A, 64: 062301, november 2001. 10.1103/PhysRevA.64.062301. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.64.062301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.062301

[21] Shubham P Jain, Joseph T Iosue, Alexander Barg en Victor V Albert. Quantum sferische codes. arXiv voordruk arXiv:2302.11593, 2023.
arXiv: 2302.11593

[22] Emanuel Knill, Raymond Laflamme en Gerald J Milburn. Een schema voor efficiënte kwantumberekening met lineaire optica. Nature, 409 (6816): 46-52, 2001. 10.1038 / 35051009.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35051009

[23] Anirudh Krishna en Jean-Pierre Tillich. Op weg naar low overhead destillatie in magische toestand. Fysiek. 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

[24] Felipe Lacerda, Joseph M. Renes en Volkher B. Scholz. Coherent-state constellaties en polaire codes voor thermische Gaussische kanalen. Fysiek. Rev. A, 95: 062343, juni 2017. 10.1103/PhysRevA.95.062343. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062343.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062343

[25] Ludovico Lami en Mark M Wilde. Exacte oplossing voor de kwantum- en privécapaciteiten van bosonische defaseringskanalen. Natuurfotonica, 2023. 10.1038/s41566-023-01190-4.
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01190-4

[26] Ulf Leonhardt. Kwantumfysica van eenvoudige optische instrumenten. 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

[27] Peter Leviant, Qian Xu, Liang Jiang en Serge Rosenblum. Kwantumcapaciteit en codes voor het bosonische verlies-defaseringskanaal. Quantum, 6: 821, september 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

[28] H.-A. Loeliger. Signaalsets afgestemd op groepen. IEEE Transactions on Information Theory, 37 (6): 1675–1682, 1991. 10.1109/18.104333.
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.104333

[29] Marios H. Michael, Matti Silveri, RT Brierley, Victor V. Albert, Juha Salmilehto, Liang Jiang en SM Girvin. Nieuwe klasse kwantumfoutcorrigerende codes voor een bosonische modus. Fysiek. Rev. X, 6: 031006, juli 2016. 10.1103/PhysRevX.6.031006. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.6.031006.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.031006

[30] Mazyar Mirrahimi, Zaki Leghtas, Victor V Albert, Steven Touzard, Robert J Schoelkopf, Liang Jiang en Michel H Devoret. Dynamisch beschermde cat-qubits: een nieuw paradigma voor universele kwantumberekening. New Journal of Physics, 16 (4): 045014, april 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

[31] J. Niset, UL Andersen en NJ Cerf. Experimenteel haalbare kwantumverwijderingscorrigerende code voor continue variabelen. Fysiek. Rev. Lett., 101: 130503, september 2008. 10.1103/PhysRevLett.101.130503. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.130503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.130503

[32] Murphy Yuezhen Niu, Isaac L. Chuang en Jeffrey H. Shapiro. Hardware-efficiënte bosonische kwantumfoutcorrigerende codes op basis van symmetrie-operatoren. Fysiek. Rev. A, 97: 032323, maart 2018. 10.1103/PhysRevA.97.032323. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.032323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032323

[33] Kyungjoo Noh, Victor V. Albert en Liang Jiang. Quantumcapaciteitsgrenzen van Gaussiaanse thermische verlieskanalen en haalbare snelheden met Gottesman-Kitaev-Preskill-codes. IEEE Transactions on Information Theory, 65 (4): 2563–2582, 2019. 10.1109/TIT.2018.2873764.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2018.2873764

[34] B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh en S. Boyd. Kegeloptimalisatie via operatorsplitsing en homogene zelfdubbele inbedding. Journal of Optimization Theory and Applications, 169 (3): 1042–1068, juni 2016. URL http:///stanford.edu/boyd/papers/scs.html.
http://stanford.edu/~boyd/papers/scs.html

[35] B. O'Donoghue, E. Chu, N. Parikh en S. Boyd. SCS: splitsende conische oplosser, versie 2.0.2. https:///github.com/cvxgrp/scs, november 2017.
https:///github.com/cvxgrp/scs

[36] Yingkai Ouyang en Rui Chao. Permutatie-invariante kwantumcodes met constante excitatie voor amplitudedemping. IEEE Transactions on Information Theory, 66 (5): 2921–2933, 2020. 10.1109/TIT.2019.2956142.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2019.2956142

[37] 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 en SM Girvin. Vooringenomenheid behoudende poorten met gestabiliseerde kattenqubits. Wetenschap Vooruitgang, 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

[38] TC Ralph, A. Gilchrist, GJ Milburn, WJ Munro en S. Glancy. Quantumberekening met optische coherente toestanden. Fys. Rev. A, 68: 042319, oktober 2003. 10.1103/PhysRevA.68.042319. URL https://doi.org/10.1103/PhysRevA.68.042319.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.042319

[39] TC Ralph, AJF Hayes en Alexei Gilchrist. Verliestolerante optische qubits. Fysiek. Rev. Lett., 95: 100501, augustus 2005. 10.1103/PhysRevLett.95.100501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.100501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.95.100501

[40] M. Reimpell en RF Werner. Iteratieve optimalisatie van kwantumfoutcorrectiecodes. Fysiek. Rev. Lett., 94: 080501, maart 2005. 10.1103/PhysRevLett.94.080501. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.080501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.080501

[41] Alessio Serafini. Quantum continue variabelen: een inleiding van theoretische methoden. CRC-pers, 2017.

[42] David Slepiaan. Groepscodes voor het Gauss-kanaal. 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

[43] BM Terhal, J Conrad en C Vuillot. Op weg naar schaalbare bosonische kwantumfoutcorrectie. Kwantumwetenschap en -technologie, 5 (4): 043001, jul 2020. 10.1088/2058-9565/ab98a5. URL https:///doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5.
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab98a5

[44] Allan DC Tosta, Thiago O Maciel en Leandro Aolita. Grote unificatie van continu-variabele codes. arXiv voordruk arXiv:2206.01751, 2022.
arXiv: 2206.01751

[45] Christophe Vuillot, Hamed Asasi, Yang Wang, Leonid P. Pryadko en Barbara M. Terhal. Kwantumfoutcorrectie met de torische Gottesman-Kitaev-Preskill-code. Fysiek. Rev. A, 99: 032344, maart 2019. 10.1103/PhysRevA.99.032344. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.032344.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032344

[46] Yuchen Wang, Zixuan Hu, Barry C Sanders en Sabre Kais. Qudits en hoog-dimensionale kwantumcomputing. Frontiers in Physics, 8: 589504, 2020. 10.3389/fphy.2020.589504.
https: / / doi.org/ 10.3389 / fphy.2020.589504

[47] Wojciech Wasilewski en Konrad Banaszek. Een optische qubit beschermen tegen fotonverlies. Fysiek. Rev. A, 75: 042316, april 2007. 10.1103/PhysRevA.75.042316. URL https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.75.042316.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.042316

[48] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro en Seth Lloyd. Gaussiaanse kwantuminformatie. Ds. Mod. Phys., 84: 621–669, mei 2012. 10.1103/RevModPhys.84.621. URL https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.84.621.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

Geciteerd door

[1] Shubham P. Jain, Joseph T. Iosue, Alexander Barg en Victor V. Albert, "Quantum sferische codes", arXiv: 2302.11593, (2023).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-06-05 13:20:52). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2023-06-05 13:20:50: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2023-06-05-1032 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-06-05-1032/

Tijdstempel: 5 June 2023

Tijdstempel: Juni 29, 2023

De $2T$-qutrit, een bosonische qutrit met twee modi

Heruitgegeven door Plato

Abstract

► BibTeX-gegevens

► Referenties

Geciteerd door

Meer van Quantum Journaal

Spectrale resoluties in algebra's

Kwantisering van aardbevingen

Algemene algoritmen voor het verspreiden van overtuigingen voor het decoderen van oppervlaktecodes

Fermion-qudit-kwantumprocessors voor het simuleren van roosterijktheorieën met materie

Ontwerp van moleculaire kwantumcircuits: een op grafieken gebaseerde benadering

Een Quantum Gate met meerdere Qubits die gebruik maakt van het Zeno-effect

Overlappende groeperingsmeting: een verenigd raamwerk voor het meten van kwantumtoestanden

Volumetrische benchmarking van foutbeperking met Qermit

Robuust en efficiënt Hamiltoniaans leren

Over Ons

Verticaal zoeken & Ai

Platform

Blijf verbonden

Account